La chapelle-basilique de Notre-Dame-de-Lorette qui est aussi l'œuvre de Louis Marie Cordonnier, est un édifice de type romano-byzantin de 46 m de longueur et de 14 m de largeur. Elle est inaugurée le 2 août 1925 par le président du Conseil Paul Painlevé, puis bénie le 26 mai 1927 par Mgr Julien, évêque d'Arras . Ce dernier, décédé en 1930, fut selon son propre vœux, inhumé dans cette chapelle.

Les vitraux sont l’œuvre du maître-verrier Lorin d’après les dessins de Henri Pinta}. Six vitraux du transept de la chapelle, offerts par les britanniques (par la commission impériale des sépultures militaires britanniques), ont été exécutés par l’artiste anglais Henry Payne (en). Les travaux des mosaïques de l’intérieur de la chapelle ont été réalisés par les ateliers de Félix Gaudin.