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La chiesa, al suo interno, si presenta a navata unica. Ai lati si aprono quattro arconi ove sono stati inseriti, a destra, gli altari di S. Giuseppe e di S. AntonioSacro Cuore e di S. Francesco. Negli spazi intermedi sono stati collocati i confessionali per accogliere i pellegrini che si accostano al sacramento della penitenza. In fondo alla navata il presbiterio si chiude con l’altare maggiore, dietro al quale è il coro ligneo dei frati.

L’altare principale del 1743, in marmo bianco locale, con colonnine e specchiature in marmi policromi di provenienza esterna, racchiude all’interno di una nicchia la statua in pietra tenera dipinta raffigurante la Vergine in trono con il Bambino, opera di ignoto artista locale della fine del sec. XV.
Ai lati del presbiterio tre piccoli archi sostenuti da colonne, a cui fanno da richiamo le logge sovrastanti, conducono, a destra, nei locali della sacrestia e a sinistra nella penitenzieria. Tutta la navata riceve la luce dal rosone e dalle otto finestre laterali in vetro istoriato, con scene della Vita di Maria e dei padri francescani legati al santuario di Chiampo.
Sulla controfacciata è stata collocata la tela con l’Assunzione della Vergine, opera di ambiente veneto del sec. XVIII, già pannello centrale del soffitto della precedente chiesa.