El edificio sorprende también por el uso de estucos para la tercera dimensión: el crucifijo de la capilla a la derecha de la entrada y las alas de algunos ángeles salen de los frescos de las bóvedas, para sorprender, porque, no hay que olvidarlo, todavía se está en la edad de las maravillas queridas por el barroco. Precisamente por esta razón, la cúpula de Vittone representa uno de los tesoros más importantes de la pintura barroca.

La decoración interna, completada en 1740, incluye un ciclo de frescos que culmina en la gloria con ángeles y santos que representan a los principales protagonistas de la Contrarreforma: San Filippo Neri, San Francesco Di Sales, San Francesco Saverio y San Carlo Borromeo. El fresco está enmarcado en perspectivas geométricas de Trampantojos. Sobre la base del tambor de la cúpula, otros frescos de los doce apóstoles y, subiendo con la mirada, se puede ver al grupo de sujetos divinos de la iglesia que consisten en rangos de ángeles, la asunción de María al cielo y en el último vértice, finalmente, se hacen evidentes los signos de la Trinidad.

En la parte inferior del santuario, los frescos parietales perimetrales están dedicados a los santos y los sacramentos. La pintura parece esbozada, evasiva, tiende hacia la cúpula.

El retablo del altar mayor, que simboliza la Visitación, realizado en preciosos mármoles, también se atribuye a Pier Francesco Guala y ahora es sustituido por una copia. El original, por razones de seguridad, se conserva en la Ópera Pia Faccio e Frichieri de Carignano, que también alberga el hermoso frontal del altar y el pequeño trono que representa a los ángeles adorando la Eucaristía, atribuido al gran ebanista de la corte Pietro Piffetti y realizado con el uso de maderas nobles con incrustaciones de marfil, carey y nácar.

Los curiosos confesionarios, abiertos y con base en forma de pata de cabra, son copias de los del 1700, que fueron robados.

En la sacristía, a la que Vittone añadió la nueva iglesia, formando un solo cuerpo, hay una copia muy preciada de un fresco de considerable valor, atribuido al pintor Jacopino Longo, de la hermosa y muy dulce Madonna del Latte (Virgen de la Leche), de alrededor del 1500.

Representa a la Virgen Madre de Dios sentada en una silla, que se asemeja a una exedra renacentista, su capa está cubierta de bordados dorados, mientras amamanta al niño Jesús, retratándola en un desnudo materno rarísimo en la tradición católica y que sería nuevamente excluida del canon del arte sacro mariano decretado por el Concilio de Trento en 1563. El niño sostiene el mundo en su mano, una señal de su dominio sobre la creación.

Además, para los creyentes, la Virgen tuvo particular importancia hasta la segunda mitad del 1900: era invocada para la protección de los niños contra las enfermedades infecciosas y, en particular, la tos ferina.

La capilla conservó, hasta hace unos años, todo el aparato decorativo perfectamente intacto y contemporáneo al momento de la construcción del edificio.

Desafortunadamente, algunos robos empobrecieron este patrimonio relevante.

Esta joya se habría perdido debido al abandono y a la degradación, si no hubiera sido por las recientes restauraciones que devolvieron la seguridad, el encanto y los colores a la estructura.

El principal daño a las decoraciones y pinturas fue causado por las infiltraciones provenientes de los techos.

La Fundación Compagnia di San Paolo intervino a favor de la capilla del Santuario de Valinotto entre 2012 y 2017 con una importante aportación económica que tuvo como objetivo la recuperación conservadora de la estructura y de los interiores -estucos y los frescos-; realizado por el Consorcio San Luca, para la cultura, el arte y la restauración de Turín. Posteriormente en 2018 con un aporte no sólo para la conservación del bien, sino también a su uso como lugar de producción cultural.

En 2020 se procede a una nueva intervención, solicitada por la ópera Pia Faccio Frichieri, propietaria actual de la estructura, y se refería principalmente a las fachadas externas del santuario y una parte del techo, sujeta a infiltraciones.

La capilla-santuario de Valinotto es visitada cada año por miles de turistas y estudiosos de todo el mundo. Esto se debe a la inclusión del santuario en los "Caminos del Barroco Internacional" gracias a la fama de su arquitecto, Bernardo Antonio Vittone.

Desde 1997 se realizaron varias películas y spot promocionales, cuyo objetivo es valorizar el gran patrimonio histórico-artístico de la Capilla del Valinotto, una de las máximas expresiones del barroco en Europa, obra sublime del arquitecto Bernardo Antonio Vittone.