Une image sainte. La statue de Notre-Dame d’Orcival datant d’environ 1170 est la seule, parmi les nombreuses Vierges romanes d’Auvergne, à être encore recouverte d’un travail d’orfèvrerie. Ses 75 cm de bois de noyer sont en effet enduits de fines feuilles d’argent et de vermeil, une particularité restaurée une première fois en 1631 par la ville de Clermont-Ferrand, puis en 1960. La main droite de la Vierge date du XVIIIe siècle, et la gauche est encore plus récente. Cette « Vierge en majesté » semble offrir au monde son Fils placé au centre de ses mains un peu démesurées, sans pour autant qu’elle vienne le toucher. Parmi les légendes qui entourent la statue, on dit qu’elle aurait été sculptée par l’évangéliste saint Luc.
Jusqu’en 1885, la statue était conservée et vénérée dans la niche centrale de la crypte. Aujourd’hui visible au centre du chœur, dans un endroit où à midi chaque 15 août les rayons du soleil l’illuminent, elle a été conservée grâce au courage de quelques moines qui l’ont cachée pendant les destructions de la Révolution.
La statue a été trouvée dans l’ancienne église qui se trouve plus haut sur la colline à l’est du village, près d’une source sacrée. C’est depuis cet endroit que l’on nomme « le tombeau de la Vierge » que son créateur aurait lancé son marteau pour qu’il lui indique l’endroit où la statue devait être conservée. Ce dernier aurait atterri là où se trouve la basilique actuelle. Il est plus certain que cette dernière fut édifiée en raison du succès croissant du pèlerinage.
Un chef-d’œuvre de l’art roman. La basilique Notre-Dame d'Orcival en pierres volcaniques (l’andésite) fut édifiée entre 1146 et 1178 et fut gravement endommagée par les forts séismes qui ont secoué la région en 1477 et 1490. Classée au titre des monuments historiques dès 1840, dans la première liste établie à la demande de l’écrivain Prosper Mérimée, elle fait partie des cinq églises romanes de Basse-Auvergne dites « majeures », avec la basilique Notre-Dame-du-Port à Clermont-Ferrand, l'église Saint-Austremoine d'Issoire, l'église de Saint-Nectaire et l'église Notre-Dame de Saint-Saturnin. Elle est notamment célèbre pour la beauté de son chevet typique de l’art roman auvergnat, magnifique étagement constitué du clocher octogonal percé de fenêtres jumelles, du massif barlong recouvrant le transept, du chœur et des chapelles rayonnantes entourant le déambulatoire.
Pour que l’édifice soit orienté vers la lumière du soleil, symbole de Dieu, les bâtisseurs de Notre-Dame d’Orcival ont entaillé la montagne à l’Ouest et détourné un ruisseau à l’Est. Certains disent que le lieu choisi pour la construction de ce monument était un lieu sacré dans la culture celtique bien avant la construction de la basilique, il y a plus de 2000 ans. Orcival viendrait d’ailleurs d'une racine pré-celtique : « ourche », « la source », et « val » signifierait la vallée, soit « la vallée de la source ». Des géobiologistes qui s'intéressent aux courants magnétiques et à des points d’eau souterrains affirment que l’endroit serait « très chargé ».
Si le décor intérieur a disparu ainsi que les ornements, les pèlerins peuvent tout de même admirer les chapiteaux sculptés, tous à feuillages, sauf celui où l’on peut lire « Fol Dives » (« Le riche, ce fou »). Cette inscription désigne le héros de la scène montré accroupi, la bourse autour du cou, entouré de deux démons. Il représente le symbole traditionnel de l’avare auvergnat.
Les intercessions de Notre Dame. Notre Dame d'Orcival était aussi parfois appelée Notre Dame des Fers, pour son intercession en faveur des détenus, comme en témoignent la présence de boulets sur le bâtiment ainsi que celle de chaînes de captifs libérés, déposées en ex-voto sur le mur du transept sud de l’église. La Vierge Marie accompagnée de son divin Fils était aussi vénérée pour son pouvoir de guérison. Comme en témoignent les archives du sanctuaire, elle fit des miracles liés à la fécondité, à la grossesse et à la maternité (miracles qui étaient auparavant attribués à la source). En 1806 et en 1834, les fidèles présents assistèrent au réveil de deux enfants considérés comme décédés. En cas d’accouchement difficile, les Auvergnates priaient la Vierge en ces termes : « Moun Diu, bouna Vierza d’Ourcivau, fasta bada la pourto que moun houme a tant baiza pa bada. »
Des pèlerinages nombreux. Chaque jeudi de l'Ascension, une procession conduite par l’évêque de Clermont-Ferrand se déroule la nuit de la nouvelle église à l’ancienne, suivant un chemin de croix qui date de 1917. La Vierge Marie tenant dans ses mains son Fils chéri est revêtue de ses plus beaux apparats (couronnes de pierres précieuses et manteau doré) avant d’être portée dans son dais par des hommes pieds-nus.
Au siècle dernier, la procession se divisait en deux groupes distincts : alors que l’un se dirigeait vers ce promontoire, l’autre faisait route vers le versant opposé en direction de la chapelle de la Fontaine de Notre-Dame. Un autre grand pèlerinage a lieu le jour de la Nativité de la Vierge Marie, le 8 septembre, ainsi que d’autres plus modestes pour la fête de la Sainte Trinité, le dimanche et lundi de Pentecôte et pour la fête du Sacré-Cœur.