La chiesa di Santa Maria di Loreto fu eretta a Lugano nel quartiere di Loreto, incorporando una cappella tardoquattrocentesca; il portico citato nel 1632 al primo piano, ora adibito ad abitazioni, ospitava la sala della Confraternita di San Carlo Borromeo che ne finanziò la costruzione assieme al campanile eretto negli anni 1632-1634; altri lavori d'ampliamento sono conclusi nel 1728 con l'aggiunta della Santa Casa; ristrutturazione interna nel 1907. Restauri complessivi negli anni 1935-1939, 1942, 1948-1949, 1996-2000. Dal 1904 al 2007 è stata retta dai frati Minori francescani residenti nell'attiguo convento, eretto da Giuseppe Kaiser a partire dal 1925. Con l'agosto 2007 è ritornata alla disponibilità della Diocesi di Lugano. La chiesa è un santuario mariano di un certo rilievo, gemellato con l'omonimo grande santuario italiano e con la Basilica dell'Annunciazione di Nazaret.

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Il portico a cinque campate d'ordine tuscanico presenta il piano superiore decorato esternamente da scene affrescate della Passione; sulla volte a crociera: cartelle barocche in stucco contenenti la Madonna lauretana con il triregno e gli Evangelisti: quest'ultimi attribuiti a Francesco Antonio Giorgioli di Meride, del 1680 circa; nelle lunette: tre ex voto e la Processione dei confratelli di San Carlo dalla collegiata di San Lorenzo a Loreto, svoltasi nel 1620. Il portale rinascimentale reca l'iscrizione della fondazione della chiesa nel 1524; nella soprastante lunetta: affresco della Traslazione della Santa Casa di Loreto, di Bartolomeo da Ponte Tresa, del 1530 circa; la porta lignea settecentesca presenta sei riquadri intagliati a motivi ornamentali.
All'interno la larghezza della navata corrisponde ai tre assi centrali del portico, a quelli esterni corrispondono due cappelle laterali. La navata coperta con volta a botte lunettata si conclude con un coro quadrangolare con volta a crociera dietro cui si trova la Santa Casa di Loreto, copia di quella del santuario nelle Marche, cui si accede mediante i due corridoi ai lati dell'altare. Sulla parete di fondo del coro: affresco del 1729 a cinque scomparti incorniciati da stucchi, raffigurante l'Assunta, i Santi Lorenzo e Stefano e l'Annunciazione, attribuito a Giulio Quaglio di Laino, posto attorno la finestra che dà sull'interno della Santa Casa. Notevoli affreschi di Bartolomeo da Ponte Tresa eseguiti nel 1530 circa: sull'arco di trionfo: affresco con l'Annunciazione e i Santi Francesco d'Assisi e Antonio di Padova; sulla parete ovest della navata: affresco della Crocifissione coi Santi Sebastiano e Rocco, entro una cornice in stucco con angeli e putti, del secolo XVII.
Nella cappella di Sant'Antonio di Padova: decorazioni in stucco della seconda metà del Seicento; paliotto in scagliola del secolo XVIII. Nelle due cappelle a ridosso della controfacciata: stucchi attribuiti a maestranze caronesi del 1660 circa; in quella di destra: tardo-cinquecentesche statue lignee di Cristo portacroce, della Madonna e di Sant'Anna (?); scene affrescate della vita dei Santi Gioacchino ed Anna, attribuite a Giacomo ed Andrea Casella di Carona, della seconda metà del secolo XVII. Nella cappella della Madonna delle Grazie, sulla parete sinistra: affresco tardogotico della Madonna nella mandorla sopra la Santa Casa, del tardo secolo XV; affreschi mariani sulla volta. Sul sagrato: statua di San Francesco d'Assisi scolpita da Pietro Borsari nel 1937.