Inaugurada en 1893, tiene tres naves: una central y dos laterales, con capillas consagradas a diversos santos. El altar mayor está presidido por la imagen de la Virgen del Carmen de Cuyo, proclamada Patrona y Generala del Ejército de los Andes por el general San Martín el 5 de enero de 1817. Detrás del altar mayor se encuentra el camarín de la Virgen, una pequeña capilla semicircular que guarda recuerdos, reliquias, placas y homenajes, tanto del país como del extranjero. La imagen de la Virgen puede girarse hacia el camarín para presidir los oficios religiosos que en él se celebran. En el camarín, en un cofre especial, se expone el bastón de mando del General San Martín ofrendado el 12 de agosto de 1818 por su decidida protección a las armas patriotas. Está fabricado de palisandro, con un topacio en su empuñadura.

A la izquierda de la entrada está el mausoleo donde descansan los restos de la hija de san Martín, Mercedes Tomasa de San Martín, de su esposo Mariano Balcarce y de la hija de ellos, María Mercedes Balcarce, trasladados desde Francia en 1951.

La Virgen del Carmen recibió la coronación pontificia en setiembre de 1911 y recibió una corona de oro y platino, la cual lleva el escudo nacional en el frente, mientras que la corona del Niño Jesús es una exquisita filigrana de orfebrería formada por 5.000 piedras montadas en platino.