Il progetto originario prevedeva una copertura centrale con un tiburio sul modello della basilica milanese di San Fedele. Questo intervento da più parti fu giudicato insufficiente rispetto alle ambizioni della cittadinanza. Per i Desiani era diventato un motivo di orgoglio municipale e un’ambizione diffusa l’ambizione di possedere una cupola che superasse in altezza tutte le chiese del circondario. I fabbricieri compirono una netta scelta “politica” nel concentrare tutte le risorse cittadine, materiali e ideali, in un cantiere che non avesse uguali.

La costruzione di una copertura di queste dimensioni comportò seri problemi organizzativi e divenne una sorta di laboratorio architettonico. Furono presentati ben sei progetti che spaziavano dalla struttura in ferro a quello che prevedeva un rivestimento interno a cassettoni. Alla fine si scelse il progetto Cesa-Bianchi perché offriva con la sua doppia copertura una perfetta specularità tra la struttura estera e quella interna. Il 15 agosto 1893, con la collocazione della croce sommitale, l’opera fu portata a compimento.

Questo sforzo comportò l’intensificarsi degli sforzi economici da parte della fabbriceria e dei possidenti locali che misero a disposizione ingenti risorse economiche. La massa della popolazione contribuì con il lavoro manuale nel trasporto ed innalzamento dei materiali. Le maestranze delle aziende cittadine offrirono al cantiere l’equivalente della retribuzione di cinque giornate festive per sette anni.

Il risultato fu giudicato eccellente e si sottolineò come la cupola fosse di dimensioni maggiori rispetto ai santuari di Rho e Caravaggio, ma presentasse caratteristiche di maggiore stabilità.

Tra il secondo ed il terzo decennio del Novecento fu realizzata la decorazione delle volte, compresa quella della cupola, raffigurante il trionfo dei Santi titolari. L’opera fu condotta da artisti legati all’Accademia Carrara di Bergamo: il prof. Giuseppe Riva coadiuvato dai colleghi Dossena, Poloni e Carrara