Le long du gave, la grotte, lieu des apparitions, est une simple anfractuosité dans le rocher de Massabielle, dont la profondeur et la largeur ne dépassent pas 10 m. Une Vierge en marbre de Carrare, sculptée par Fabisch en 1864, marque l'emplacement exact des apparitions. La source que fit jaillir Bernadette le 25 février 1858 est toujours visible au fond de la grotte ; des canalisations souterraines conduisent l'eau aux fontaines et aux piscines où sont plongés les pèlerins, aidés par des hospitaliers.