Obraz Matki Bożej Chełmskiej to jedno z ważniejszych dzieł sztuki bizantyjskiej. Autor nie jest znany, a powstanie jego szacowane jest na X wiek. Ikona, namalowana na płótnie rozciągniętym na cyprysowej desce, przedstawia Bogarodzicę, która trzyma Dziecię Jezus na prawej ręce. Szaty postaci są w kolorze ciemnoczerwonym z elementami błękitu, przetykane kolorem złotym. Matka Boża ma złotą suknię wysadzaną drogocennymi kamieniami.
Pierwszej koronacji dokonał 15 września 1765 r. greckokatolicki arcybiskup smoleński Herakliusz Lisański. Kiedy przyszedł czas wojennej zawieruchy w 1915 r., duchowni prawosławni ewakuujący się z Chełma wywieźli ikonę w głąb Rosji. Przez niemal dwa wieki uważano ją za zaginioną. We wrześniu 1943 r. wróciła na krótko do Chełma i umieszczono ją w dawnej katedrze unickiej na Górze Chełmskiej. Po dwóch latach ponownie została wywieziona na Wschód - z wiernymi wyznania prawosławnego trafiła na teren Wołynia.
Oryginalną ikonę Matki Bożej Chełmskiej znaleziono w latach 90. XX wieku. Obecnie znajduje się w Muzeum Ikony Wołyńskiej w Łucku w Ukrainie, gdzie jest udostępniona zwiedzającym, a w bazylice na Górze Chełmskiej w głównym ołtarzu umieszczona jest replika o wymiarach 96,5 x 65 cm, wykonana przez Władysława Ukleję w 1938 roku. Namalowana została na płótnie naklejonym na sklejkę o grubości 20 mm.
To ten obraz koronował w 1946 r. ówczesny biskup lubelski Stefan Wyszyński. 7 lipca minęło od tego czasu 80 lat, ale znamienne słowa: "Wszystkim, którzy na to miejsce przybywać będą, z serca błogosławię", wypowiedziane przez pasterza w dniu koronacji, przynoszą otuchę i zachętę, by to miejsce odwiedzać i u Matki trwać na modlitwie. Niestety, korony Matki Bożej i Dzieciątka zostały skradzione. Rekoronacji dokonał bp Piotr Kałwa, wielki czciciel Matki Bożej Chełmskiej, w święto Narodzenia Najświętszej Maryi Panny w 1957 roku.
- Zachęcamy, by w duchu wdzięczności za dar naszego sanktuarium i trzykrotnej koronacji obrazu jak najwięcej z nas podjęło praktykę przechodzenia przed obrazem na kolanach. Pielęgnujmy ten piękny zewnętrzny znak naszej miłości do Matki zawsze, ilekroć będziemy w bazylice - mówił kustosz ks. Andrzej Sternik w 80. rocznicę koronacji.
Andrzej Lasek namalował obraz bł. Stefana Wyszyńskiego jako wotum wdzięczności za koronację. 8 lipca został on pobłogosławiony przez ks. inf. Kazimierza Bownika i zainstalowany przez Leszka Dybałę i Wiesława Krawczyńskiego w sanktuarium.
