Los vitrales obra del artista austriaco nacionalizado peruano Adolfo Winter, y fueron hechos en Francia bajo la dirección de una firma suiza de Lausanne. En ellos se consideran diversos temas: la Santísima Virgen María, los sacramentos, las parábolas evangélicas y la geografía de Chile. Para realizarlos se utilizó una gama de más de cien tonalidades de colores. El vitral más importante representa la glorificación de la Virgen del Carmen, y en él están presentes la bandera chilena, la del Ejército Libertador, y las de España y Argentina. Este vitral es el que ocupa la torre del Santuario, y cubre 300 metros cuadrados en 28 metros de altura