Grâce à des dons venus du monde entier, l'abbé Pierre Thomas, curé du Mas-Rillier de 1931 à 1952, fait ériger une statue monumentale sur les ruines de l'ancien château fort de Miribel en ayant obtenu au préalable l'autorisation de l'évêque Monseigneur Béguin. Il fait appel à l'architecte lyonnais Louis Mortamet (1897-1956) et au sculpteur Georges Serraz, auteur d’une autre statue monumentale, celle du Christ-Roi sur la commune des Houches (Haute-Savoie).

Le chantier débute le 14 février 1938. Georges Serraz réalise d'abord une maquette au dixième. Certaines parties comme la main ou le visage de la Vierge, celui de l'Enfant Jésus sont réalisées grandeur nature par le sculpteur dans son atelier parisien. Il construit des moules en staff qui sont livrés au Mas-Rillier, assemblés sur place afin de couler le béton. L'aspect final est donné par un bouchardage laissant apparaître le grain du béton gris émaillé de petits cailloux colorés. Grace à l'ingéniosité des compagnons charpentiers qui fabriquent les coffrages, la technicité des maçons qui coulent le béton armé, une statue haute de 33 mètres s’élève. La statue est forte de 650 m3 de béton, 35000 kg d'acier et pèse 440 tonnes sur un socle de 1500 tonnes. Ses fondations profondes lui permettent de résister à une forte pression du vent. La Vierge possède une large ouverture dans sa couronne à laquelle on accède par un escalier de 152 marches qui offre une magnifique vue panoramique sur la ville et la plaine de l’Ain.

La statue est inaugurée le 5 juillet 1941. Le succès du pèlerinage, amorcé dès 1932 à l'église de Miribel, est immédiat et s'amplifie jusqu'aux années 1970 ; il faut même le freiner pour ne pas concurrencer celui de Fourvière à Lyon.

L’abbé Pierre Thomas fait également édifier un beffroi abritant un carillon pour guider les pèlerins jusqu’à la statue de la Madone. Le campanile surplombe la ville de ses 28 mètres de haut. La tour octogonale en béton armé est également l’œuvre de l'architecte lyonnais Louis Mortamet dans un style influencé par l’architecture des frères Perret.

Le carillon de 50 cloches sorti des fonderies Paccard d'Annecy-le-Vieux (Haute-Savoie), date de 1939. Il se fait entendre pour la première fois le 20 juillet 1947 à l’occasion du concert inaugural donné par le maître carillonneur Maurice Lannoy.

Construit à partir de1938, l’instrument exige treize mois de travail continu et délicat. Les 47 cloches sont destinées à l'exposition du progrès social de Lille où elles sont effectivement installées en 1939. Le carillon devait rester dans le nord, mais la guerre va changer sa destinée. Devant la menace ennemie, il est démonté en 1940 et renvoyé à Annecy à la fonderie Paccard qui l'avait vu naître. C’est alors que l'abbé Pierre Thomas en fait l’acquisition et demande même d’ajouter trois grosses cloches pouvant sonner à la volée. L’ensemble demeure caché du 26 août 1941 à la Libération afin d'échapper aux réquisitions.

Les commandes du carillon sont entièrement mécaniques sans aucun dispositif électrique, ce qui est rare. Les cloches, dont une de plus de 2 tonnes, restent fixes ; le carillonneur actionne les battants en frappant avec le poing sur les touches du clavier et avec les pieds sur un pédalier pour les plus grosses cloches. Des concerts sont donnés en été.