Zaradi rastočega božjepotništva se je sčasoma pojavila potreba po novi cerkvi. Tako so podrli staro dvoladijsko gotsko cerkev in v letih 1711-12 je takrat najbolj cenjeni slovenski stavbenik Gregor Maček postavil sedanjo centralno zgradbo. Zgledoval se je po romarski cerkvi v Novi Štifti pri Ribnici. V tlorisu je cerkev osmerokotnik, kateremu je prislonjen pravokotni, toda v vogalih posnet oltarni del, oba dela pa pokrivata veliki kupoli. Cerkev je bila posvečena šele leta 1729, kar izpričuje napis, vzidan v steno med ladjo in prezbiterijem.

V naslednjem stoletju so nastale freske v kupolah. Leta 1842 je Matevž Langus poslikal obok nad prezbiterijem s prizori iz Marijinega življenja, obenem pa tudi kulisni glavni oltar. Tega je konec 19. stoletja obnovil Matija Koželj, ki je hkrati poslikal še stene prezbiterija s štirimi evangelisti in prizorom Marijinih prikazovanj svetemu Dominiku in Simonu Štoku.

Na obok velike kupole je Matevž Langus v letih med 1846 in 1848 naslikal iluzionistični prizor Marijinega vnebovzetja. V zgornjem pasu, nebesih, Marijo že čakata Bog oče in Jezus Kristus, na temenu kupole pa še sveti Duh v podobi goloba in neštevna množica angelov. V drugem pasu spremljajo nebeški prizor svetniki in starozavezni očaki. Tretji, najnižji pas, je zemeljski; ob praznem grobu stojita Marija Magdalena in njena sestra Marta, zatem pa dvanajst apostolov. Na nasprotni, zahodni strani pa je upodobljena množica romarjev, kjer so poleg slikarjevega avtoportreta ob kamniti streli še portreti številnih Langusovih sodobnikov: med drugim vodiški župnik in naročnik poslikave Jernej Arko, takratni šmarnogorski duhovnik Anton Jamnik ter zagovornik šmarnogorskega božjepotništva frančiškan Anton Rant. Desno od orgelske omare je naslikana družina Aljaževih iz Zavrha pod Šmarno goro. Jakob Aljaž, čigar doprsni portret, delo kiparja Franceta Kralja, je tudi na znamenitem pročelju zvonika, je dojenček v naročju matere, oče pa je mož z zidarsko žlico v rokah. Prav on je pomagal slikarju nanašati svež omet, na katerega je umetnik slikal takoj, torej v fresco tehniki. Skrajno desno sta dva gosposko oblečena romarja, ki naj bi bila po ustnem izročilu celo Langusova znanca France Prešeren in Primičeva Julija.