La religiosità popolare fu determinante nell'elezione della Vergine della Coltura a protettrice di Parabita nel 1847; si rese necessario realizzare un edificio più grande in grado di ospitare un numero sempre crescente di fedeli. L'antica cappella fu demolita nel 1912 e l'immagine della Madonna con Bambino, fino ad allora racchiusa in un ovale barocco, si rivelò inaspettatamente dipinta su un grande monolito, costituito da blocchi di pietre informi amalgamati dalla malta, e caratterizzato sul retro e su entrambi i lati da iscrizioni greche.
Il nuovo tempio fu costruito a partire dal 1913 e, non ancora ultimato, accolse la preziosa icona nel 1920; due anni dopo, fu inaugurato solennemente e aperto al culto.
Nel 1930, la chiesa fu elevata alla dignità di Santuario e negli anni Quaranta Mario Prayer celebrava la “patrona dei campi e delle messi” nei monumentali affreschi.
L'arrivo dei padri Domenicani nel 1955 coincise con altri lavori di ampliamento e costruzione, che si protrassero nei decenni successivi.
La magnificenza discreta della chiesa mariana annunciava altri momenti significativi per la vita del Santuario, strettamente legati alla figura di Giovanni Paolo II: nel 1982 la Madonna della Coltura fu proclamata Alma Patrona degli Agricoltori delle province di Brindisi e di Lecce e nel 1999 divenne Basilica Minore Pontificia.