Od 1897 r. do grobu św. Teresy przybywali pielgrzymi, a w Lisieux stopniowo budowano sanktuarium, aby ich przyjąć. W 1923 r. Lisieux przygotowywało się do beatyfikacji małej Teresy, co było okazją do utworzenia centrum pielgrzymkowego i przygotowania uroczystości. Do 1962 roku sanktuarium przyjmowało blisko dwa miliony pielgrzymów rocznie. W 1964 roku powstał ośrodek Ludwika i Zelii Martin, początkowo dla chorych. Z okazji doktoratu św. Teresy przed bazyliką zainstalowano nową infrastrukturę: salę konferencyjną, amfiteatr itp.
Ludwik Martin po śmierci swojej żony Zelii przeniósł się wraz z pięcioma córkami do domu Les Buissonnets. To właśnie w tym mieszczańskim domu przy Rue du Paradis Teresa spędziła jedenaście lat swojego życia, do czasu wstąpienia do klasztoru karmelitanek. Sama mówiła: "Z przyjemnością przeniosłam się do Lisieux, do Les Buissonnets, to tam moje życie było naprawdę szczęśliwe". Od 1911 roku dom Teresy stał się miejscem pielgrzymek. W 1931 roku dom został powierzony Oblatkom Świętej Teresy. Przyjmują one pielgrzymów i z otrzymanych datków utrzymują dom i ogród. Wizyta w domu rodzinnym pozwala pielgrzymom poznać dzieciństwo świętej i pełne miłości środowisko rodzinne, w którym dorastała. Zwiedzający mogą podziwiać zabawki i modlitewnik małej Tereski. Od 1932 roku dom rodzinny przyjmuje ponad 80.000 odwiedzających rocznie.
Papież Pius XI nazwał świętą Teresę od Dzieciątka Jezus gwiazdą swojego pontyfikatu i kanonizował ją 17 maja 1925 roku. To on zainicjował projekt budowy wielkiej i wspaniałej bazyliki w Lisieux w Normandii, chciał, aby była ona duża i piękna. Projekt ten spotkał się ze sprzeciwem miejscowego duchowieństwa, które uważało, że kult Małej Teresy zaniknie. Ponadto Lisieux posiadało już wiele budynków sakralnych. W 1927 roku projekt nabrał kształtu: miejscowy biskup, bp Lemonnier, był przychylny temu projektowi i zlecił przygotowanie planów znanemu architektowi. Prace rozpoczęły się w 1929 roku dzięki motywacji papieża, który chciał, aby "było to bardzo duże, bardzo piękne i zrobione jak najszybciej". 11 lipca 1937 roku przyszły papież Pius XII uroczyście pobłogosławił bazylikę.
W 1944 r. w wyniku bombardowań i pożarów 80% miasta Lisieux zostało zniszczone. Katedra i bazylika pozostały nietknięte, zaś pożar zatrzymał się przed drzwiami klasztoru karmelitanek. Rok 1954 był zakończeniem budowy jednego z najwspanialszych kościołów XX wieku. 11 lipca 1954 r. nastąpiła konsekracja sanktuarium.
Górna bazylika, z podziwu godnymi witrażami Pierre'a Gaudin, jest dostępna dla 3000 siedzących pielgrzymów. Bazylika dolna (inaczej krypta) jest w całości pokryta marmurem i mozaikami, które przedstawiają m.in. najważniejsze epizody z życia św. Teresy. W krypcie znajdują się relikwie świętych Ludwika i Zelii Martin, rodziców świętej Teresy od Dzieciątka Jezus. Święta Teresa spoczywa w klasztorze karmelitanek w Lisieux. W sanktuarium znajduje się kaplica adoracji, w której pielgrzymi mogą medytować w ciszy. Nieukończona kampanila jest wieżą, w której znajduje się 51 dzwonów. Tworzą one tzw. carillon koncertowy, zaprojektowany przez Paccarda w tradycji carillonów flamandzkich.
Sanktuarium w Lisieux jest drugim po Lourdes miejscem pielgrzymkowym we Francji. Codziennie w bazylice odprawiane są msze święte. Sanktuarium żyje zgodnie z rytmem roku liturgicznego, a święta karmelitańskie zajmują w nim czołowe miejsce. W ciągu roku organizowane są różne wydarzenia: konferencje, rekolekcje duchowe.