Die Mutterkirche und das berühmte Diözesanische Marienheiligtum von Pulsano sind der Mittelpunkt des religiösen Lebens der Gemeinschaft, die einzige Pfarrei der Stadt und der Ort der Verehrung der Schutzheiligen. Im Jahr 1858 eingeweiht, etwas außerhalb der Stadtmauern (die heute nicht mehr existieren), präsentiert die Mutterkirche ein neoklassizistisches Layout mit drei Schiffen, ein Querschiff, das auf der rechten Seite in einer großen Kapelle endet, und eine Fassade aus ockerfarbenem Kalkstein mit sechs ionischen Säulen und einem dreieckigen Giebel mit einem inneren Tympanon.
Im Jahr 1959 wurde die Kirche von einem versehentlichen Brand betroffen, woraufhin die Gewölbe mit farbigen Stuckarbeiten, Gipsrahmen und kreisförmigen Darstellungen von Heiligen des Künstlers aus Tarent, Francesco Carrino, dekoriert wurden.
Über dem ursprünglichen marmornen Hauptaltar ragt in einer speziellen Nische die Statue der Schutzpatronin, der Maria der Märtyrer, aus vergoldetem Holz, die mindestens aus dem Jahr 1685 stammt. Auf der rechten Seite des Presbyteriums befindet sich die dem anderen Schutzpatron, dem Märtyrer San Trifone, gewidmete Kapelle; auf der linken Seite befindet sich eine große Nachbildung der Grotte von Lourdes, die im Jahr 1933 auf Veranlassung des pulsanesischen Arztes Egidio Delli Ponti zur Feier seiner Wunderheilung von einem Tumor errichtet wurde, dessen Überreste sich am Anfang des linken Schiffes befinden. An den Seitenwänden sind die Bilder der am meisten verehrten Heiligen des Salento aus Pappe von den berühmtesten Künstlern des 20. Jahrhunderts aus Lecce, darunter Luigi Guacci, Raffaele Caretta und die Brüder Gallucci, aufbewahrt. Im Jahr 1979, auf Wunsch des damaligen Pfarrers Don Franco Limongelli, wurde ein Glockenturm mit 8 Glocken und einer quadratischen Uhr der Firma Giannattasio aus Salerno hinzugefügt. Im Februar 1948 wurde die Kirche vom Erzbischof von Tarent, Ferdinando Bernardi, zum Diözesanen Marienheiligtum erklärt und ist seitdem ein Wallfahrtsort anlässlich der Feierlichkeiten zu Ehren der Madonna von Lourdes (11. Februar).
