Esta vez la reedificación de la Basílica se hizo esperar más que en ocasiones anteriores. En julio de 1844 se otorgó la licencia para reconstruir el edificio y las obras corrieron a cargo del vecino de Oñati Antonio Sanoner. En 1846 se bendijo la nueva iglesia. Algunos años más tarde, hacia 1878, los franciscanos regresaron a Arantzazu y se instalaron en su renovado hogar.

A finales del siglo XIX, los guardianes de Arantzazu decidieron emprender una importante obra de ampliación y mejora en el Santuario. Se embelleció la iglesia, se construyeron edificios anexos y se encargó un nuevo retablo para la Capilla Mayor.

Un nuevo proyecto de ampliación comenzó en 1920 sufragado por Pablo Gámiz. Se pretendía construir un edificio neorromántico del que sólo pudo realizarse la cabecera. Esta parte es la que sirvió de soporte al presbiterio de la nueva Basílica que levantaron los arquitectos Francisco Javier Sáenz de Oiza y Luis Laorga en 1955. Las obras de Don Pablo tuvieron que pararse por falta de medios económicos y porque este proyecto no cubría las necesidades de espacio para dar cabida a todos los peregrinos. Por ello se pensó en abandonarlo y comenzar a dar los pasos necesarios para construir algo que diera respuesta a las necesidades reales del Santuario. Más de 25 años estuvieron parados los trabajos de ampliación de Arantzazu por falta de financiación.