Con l’annesso convento dei francescani, è così intitolata perché accoglie un venerato simulacro della Vergine realizzato a Roma alla fine del ’600 con un impasto che si diceva ottenuto dalla frantumazione di ossa e reliquie di martiri. Il vasto complesso sorge nel cuore del paese in un ampio piazzale cinto da cumbessìas, i rustici ricoveri per i pellegrini. La chiesa, originariamente intitolata alla SS. Trinità, risale agli inizi del ’600, ma venne ampiamente rimaneggiata assumendo l’aspetto attuale fra 1702 e 1716. La struttura dell’edificio e la pregevolezza degli inserti e degli arredi, fanno di questo edificio uno dei maggiori esempi tardobarocchi della Sardegna; di particolare interesse è la vasta serie di tempere parietali eseguite da pittori locali del XVII secolo, raffiguranti con modi popolareschi scene della prima diffusione del cristianesimo nell’isola. Nel recinto della basilica si celebra ogni anno, la prima domenica di giugno e il lunedì successivo, una grande sagra – Sa festa de sos martires – con processione accompagnata da cavalieri e resa suggestiva dai gosos, canti sacri in lingua sarda in onore di Maria.