La tela, realizzata in due diverse versioni nel 1949 e nel 1950, inaugura una nuova fase nella pittura di Salvador Dalí: per la prima volta si avvicina alla Chiesa cattolica e di conseguenza inserisce una grande quantità di elementi religiosi nei suoi quadri. Il suo nuovo entusiasmo lo portò addirittura ad un incontro con papa Pio XII, al quale sottomise la prima versione di questo dipinto per l'approvazione. L'opera è indubbiamente ispirata alla Sacra Conversazione di Piero della Francesca: sono presenti l'uovo sorretto dalla conchiglia (qui rovesciata), le colonne e la gestualità della Madonna è molto simile a quella ritratta dell'artista toscano. La particolarità del dipinto è la separazione dei vari elementi che librano nello spazio, tenuti in equilibrio da misteriose forze di attrazione e repulsione, come avviene negli atomi. Tutto ciò non è casuale perché Dalí fu colpito profondamente dall'evento della bomba nucleare, in particolare da quelle in Giappone durante la seconda guerra mondiale. Per la precisione era soprattutto attratto dal concetto di scissione dell'atomo. Dalí stesso ce ne parla: « L'esplosione della bomba atomica provocò in me un vero e proprio terremoto. Da allora fu l'atomo l'oggetto centrale dei miei pensieri. In molti paesaggi da me dipinti in quel periodo trova espressione il terrore che mi assalì quando appresi la notizia dell'esplosione atomica. Decisi di utilizzare il mio metodo critico – paranoico per sondare quel mondo. Io voglio conoscere e capire le forze e le leggi segrete delle cose, per poterle dominare, io ho la facoltà geniale di disporre di un'arma eccezionale, che mi consente di arrivare al nucleo della realtà. »

Gli elementi presenti nel quadro non sono moltissimi ma danno una sensazione di pienezza. Sono però di ardua interpretazione. Dalí non ha dato spiegazioni riguardo le sue opere se non in rarissime occasioni. Il quadro si presenta in modo alquanto originale: un sipario, visibile negli angoli alti e composto da due tende di differente colore, è quasi totalmente aperto, come per dire che lo spettacolo sta per avere inizio. E di spettacolo si tratta, visto lo splendore dell'opera. Al centro troviamo la Madonna, elemento principale, con in grembo un bimbo, suo frutto verginale e dell'amore di Dio. La figura è sospesa, come la quasi totalità degli elementi presenti. Si ha l'idea di un'istantanea ma allo stesso tempo anche di un dolce movimento infinito. Nel ventre della Vergine e in quello dell'infante convergono tutte le linee di prospettiva, al fine di puntarvi lo sguardo dell'osservatore. La Madonna ha il capo leggermente chino verso sinistra e le mani giunte in preghiera per venerare il Bimbo. Quest'ultimo, biondo e con gli occhi azzurri, riprende un ideale di bellezza nordica.

Il quadro può essere suddiviso in piani orizzontali, verticali e di profondità.
1. Quelli orizzontali sono composti da tre sezioni:
sezione inferiore, composta dall'altare e dal mare sottostante.
sezione centrale, delimitata tra l'altare e l'orizzonte e nella quale si trova la Madonna in trono.
sezione superiore, composta dalle colonne, dalla volta, dalla conchiglia, dal cielo e dalle tende.
2. I piani verticali sono invece due, delimitati da una linea ideale che divide l'opera in altrettanti parti speculari. Questa parte dal cordino che sostiene l'uovo, passa per la spiga di grano, nelle rose sottostanti, nella sfera e termina nella vongola.
3. Anche i piani di profondità, come quelli orizzontali, sono tre:
I piano, dove si trova l'altare.
II piano, dove si trovano la madonna e le colonne.
III piano, dove si trova il paesaggio.
La luce proviene dall'angolo in alto a sinistra. Ciò si può intuire dalle ombre degli oggetti e dei personaggi. Questa luce, che rende il panneggio del vestito plastico e il viso della Madonna luminoso, crea un'atmosfera surreale di tempo sospeso.