La basilique del Pilar se distingue par son imposant volume extérieur, qui s'est agrandi au fil des siècles, surtout depuis l'époque baroque, avec l'ajout de coupoles et de tours. Elle compte actuellement onze coupoles recouvertes de tuiles vernissées dans les tons vert, jaune, bleu et blanc. La coupole principale est située au centre, à l'intersection de la nef et de la partie centrale de l'église, qui compte trois nefs et sept travées. Deux coupoles de taille moyenne sont situées de part et d'autre, au-dessus de la Sainte Chapelle et de la tribune du chœur, accompagnées de quatre coupoles plus petites dans les angles. En outre, entre les contreforts se trouvent des chapelles surmontées de lanternes. Les tours, conçues au XXe siècle par l'architecte Miguel Ángel Navarro Pérez, atteignent une hauteur de 98 mètres.

En 1944, une collecte populaire a été lancée pour rénover la façade sud, qui donne sur la place. Le projet, exécuté entre 1945 et 1950 par Teodoro Ríos, encadre les deux portes latérales par des portiques à frontons triangulaires soutenus par des colonnes corinthiennes. Des pilastres ont également été ajoutés pour rompre l'uniformité du mur et un portique central a été créé, aligné avec la coupole principale, qui comprend une niche avec la sculpture de la Venue de la Vierge, œuvre de Pablo Serrano en 1969. Des niches avec des flambeaux ont été placées sur les côtés et, au sommet, une grande corniche moulée et une balustrade avec des statues de saints aragonais de Félix Burriel et Antonio Torres Clavero.

Sur la façade orientale, à côté de la porte la plus proche de la Santa Capilla, le tympan roman, seul vestige visible de l'ancienne église médiévale, a été conservé. En outre, les façades nord et est présentent encore les impacts des bombes lancées par les troupes françaises lors des sièges de Saragosse en 1808 et 1809.