Si raggiunge percorrendo una rampa e vi si accede dal fianco destro, attraverso un portale tardo-romanico in pietra grigia e verde e dallo strombo pronunciato. L'interno è a tre navate, suddivise da pilastri cruciformi e coperte da volte a crociera, frutto degli intensi restauri del 1937. All'inizio della navata destra, è un affresco datato 1505 (Sepoltura di Gesù, dormitio Virginis e Assunzione), attribuito a Secondo del Bosco di Poirino. L'altare dell'abside destra è ricavato da un'ara pagana. Nel presbiterio il finestrone è ornato da altorilievi che raffigurano l'Annunciazione e profeti, mentre gli evangelisti con i rispettivi simboli sovrastano le colonne a fascio che fiancheggiano le due nicchie laterali. Le sculture sono opere di una maestranza piacentina, attiva nella seconda metà del XII secolo. A sinistra, presso la porta del campanile, il sepolcro gotico dell'abate Guglielmo III. Un ambiente a pianta irregolare si apre al fondo della navata centrale: è il coro, vecchio residuo della chiesa romanica, con trittico di Defendente Ferrari (Madonna col Bambino, S. Michele che sconfigge il demonio e S. Giovanni Vincenzo che presenta alla Vergine il committente Urbano di Miolans, abate commendatario della Sacra a inizio '500), l'opera di maggior pregio di tutta la chiesa. Sempre a una parete del coro un affresco quattro-cinquecentesco rappresenta la leggenda dell'edificazione della prima chiesa. Nella navata destra si apre la cappella di S. Biagio affrescata da Giacomo Jaquerio con storie della vita del santo. Scendendo per una scaletta nella navata centrale, si accede alla cripta, costituita da tre antiche cappelle affiancate: è il nucleo più antico del complesso, dove alle pareti è ancora visibile la viva roccia del monte su cui poggia l'intera abbazia. Uscendo sul terrazzo adiacente la chiesa, appaiono ai piedi le grandiose rovine del monastero (tra cui la cosiddetta torre della bell'Alda), ancora più straordinarie se inquadrate nel panorama mozzafiato che si apre di fronte: a ovest l'ampia infilata della valle Susa con vista sul profilo del Rocciamelone, verso nord, e dell'Orsiera-Rocciavrè, a sud; mentre a est lo sguardo, nei giorni limpidi, spazia verso Torino e i suoi colli, e verso il Canavese.