Dès 1897 les pèlerins affluent sur la tombe de sainte Thérèse et un sanctuaire est progressivement aménagé à Lisieux pour les accueillir. En 1923, Lisieux se prépare pour la béatification de la petite Thérèse, c’est l’occasion de mettre en place un centre d’accueil, et de préparer les festivités. Jusqu’en 1962, le sanctuaire accueille près de deux millions de pèlerins par an. En 1964 un Foyer Louis et Zélie Martin voit le jour et accueille d’abord des malades. A l’occasion du doctorat de sainte Thérèse vont encore être installées de nouvelles infrastructures en face de la basilique : salle de conférence, amphithéâtre, etc.
Louis Martin s’installe avec ses cinq filles dans la maison des Buissonnets après la mort de son épouse Zélie. C’est dans cette maison bourgeoise située rue du paradis que Thérèse passera onze ans de sa vie, jusqu’à son entrée au carmel. Elle dira elle-même : « Ce fut avec plaisir que je vins à Lisieux, aux Buissonnets, c’est là que ma vie était véritablement heureuse ». Dès 1911 la maison de Thérèse devient un lieu de pèlerinage. En 1931, la maison est confiée aux oblates de sainte Thérèse. Elles accueillent les pèlerins et avec les dons reçus entretiennent la maison et le jardin. La visite de la maison familiale permet aux pèlerins de se représenter l’enfance de la sainte, l’univers familial affectueux dans lequel elle a grandi. Les visiteurs peuvent contempler les jouets ou encore le livre de prière de la petite Thérèse. A partir de 1932, la maison familiale accueille plus de 80 000 visiteurs par an.
Le pape Pie XI disait de sainte Thérèse de l’Enfant Jésus qu’elle était l’Etoile de son pontificat, il la canonisa le 17 mai 1925. C’est lui qui fut à l’origine du projet de construction d’une grande et magnifique basilique à Lisieux en Normandie, il la voulait très grande et très belle. Le projet se heurta aux oppositions du clergé local qui pensait que le culte à la petite Thérèse allait s’estomper. De plus, Lisieux comportait déjà de nombreux édifices religieux. En 1927 le projet prend forme : l’évêque du lieu, Mgr Lemonnier y était favorable, il fit préparer les plans par un architecte renommé. Les travaux commencent en 1929 grâce à la motivation du pape qui souhaitait: « faire très grand, très beau, et le plus vite possible ! ». Le 11 juillet 1937 eut lieu la bénédiction solennelle de la basilique par le futur pape Pie XII.
En 1944, la ville de Lisieux est détruite à 80% par les bombardements et incendies qui s’ensuivent. La cathédrale et la basilique resteront intactes, quant au carmel, les flammes s’arrêteront à ses portes. 1954 marqua la fin de la construction de l’une des plus grandes églises du XXème siècle. Le 11 juillet 1954 le sanctuaire est consacré.
3000 pèlerins assis peuvent prendre place dans la basilique supérieure ornée de vitraux admirables réalisés par Pierre Gaudin. La basilique inférieure ou crypte est entièrement recouverte de marbre et de mosaïques qui représentent notamment les épisodes marquants de la vie de sainte Thérèse. La crypte contient les reliques des saints Louis et Zélie Martin, parents de sainte Thérèse de l’Enfant Jésus. La châsse de sainte Thérèse repose au carmel de Lisieux. Le sanctuaire dispose d’une chapelle d’adoration où les pèlerins peuvent se recueillir dans le calme. Le campanile, resté inachevé est une tour abritant 51 cloches. Celles-ci forment ce que l’on appelle un carillon de concert il a été conçu par Paccard dans la tradition des carillons flamands.
Le sanctuaire de Lisieux est le deuxième plus grand lieu de pèlerinage de France après Lourdes. Tous les jours des messes sont célébrées dans la basilique. Le sanctuaire vit au rythme de l’année liturgique, les fêtes carmélitaines sont à l’honneur. Divers évènements sont organisés tout au long de l’année: conférences, retraites spirituelles.