W związku z ogólnopolskimi obchodami jubileuszu Tysiąclecia Chrztu Polski w 1966 roku Episkopat Polski skierował wniosek do papieża Pawła VI o wydanie dekretu koronacyjnego dla Cudownego Wizerunku Matki Bożej Licheńskiej. Papież taki dekret wydał, a koronacji dokonał 15 sierpnia 1967 roku Czcigodny Sługa Boży, kardynał Stefan Wyszyński, prymas Polski. Korona nadana na mocy dekretu papieża nosi tytuł korony papieskiej. W koronacji wzięło udział przeszło 20 biskupów, licznie zgromadzone duchowieństwo, osoby zakonne i ogromna liczba wiernych. Przed kościołem św. Doroty, po prawej stronie, znajduje się pamiątkowy ołtarz koronacyjny z widokiem na plac, na którym zgromadziło się wówczas ok. 100 tysięcy osób. Decyzję o koronacji Wizerunku Madonny Licheńskiej podjęto ze względu na kult, jakim był on otaczany przez wiernych.
Światu potrzeba Matki! Matka Jezusa Chrystusa przewidziała tę tęsknotę rodziny ludzkiej i dlatego w „Magnificat” śpiewała: Odtąd błogosławioną zwać mnie będą wszystkie narody. Rzecz znamienna, że im więcej ludzie obecnie, zda się, odbiegają od Boga, tym bardziej na horyzoncie wieku XX ukazywana jest Maryja.
Uroczystości koronacyjne rozpoczęły się o godzinie 11.30. Po ustawieniu obrazu na mensie ołtarza zabrał głos ks. biskup ordynariusz diecezji włocławskiej Antoni Pawłowski, witając dostojnych gości, następnie ks. kanonik Łasa odczytał dekret koronacyjny Ojca św. Pawła VI. Przy śpiewie chóru „Wesel się Królowo miła”, czterej koronatorzy, a mianowicie: ks. kardynał Stefan Wyszyński, prymas Polski, ks. biskup Antoni Pawłowski, ks. arcybiskup Antoni Baraniak i ks. biskup Wilhelm Pluta w złotych kapach, mitrach i pastorałami w ręku, przystąpili do poświęcenia i okadzenia papieskiej korony. Gdy zakładano koronę na święty Wizerunek, uroczystą ciszę przerwał wspaniały hejnał orkiestry, a z wieży kościelnej odezwał się triumfalny dzwon.
W dniu koronacji Cudownego Wizerunku Matki Bożej Licheńskiej prymas Polski, kard. Stefan Wyszyński wygłosił dwa kazania. Pierwsze na Mszy św. z udziałem młodzieży o godzinie 10.00, której przewodniczył ks. bp Bogdan Sikorski z Płocka, a drugie podczas Mszy św. o godzinie 12.00 z udziałem wszystkich wiernych.
Koronacja licheńska była wielkim spotkaniem religijnym, które przewyższyło wszystkie dotychczasowe i rozsławiło Sanktuarium poza najbliższą okolicę. Przygotowania do uroczystości koronacyjnej przyczyniły się do uporządkowania otoczenia kościoła i dostosowania go do przyjmowania pielgrzymów. Na niewysokim wzgórzu znajdował się wówczas mocno zniszczony kościół, z małą, rozpadającą się plebanią. Była także zupełnie spróchniała kaplica na cmentarzu, sterty walącego się drzewa, zgniłe ogrodzenie. Do czasu koronacji Licheń znany był tylko na terenie diecezji włocławskiej. Z chwilą ukoronowania Cudownego Obrazu do Sanktuarium licheńskiego zaczęli przyjeżdżać pielgrzymi z całej Polski oraz z zagranicy.
Przed koronacją Obraz oddano do konserwacji w Warszawie. Zdjęto z niego srebrną sukienkę, która od upadku powstania styczniowego zakrywała przed oczami zaborców elementy narodowe – orła i napis. Matce Bożej nałożono nową szatę i koronę. Wizerunek umieszczono w złoconych ramach, w których wyryto 8 orłów polskich. Są herby: papieski, prymasowski, mariański oraz licheński. Tło wyłożono królewską purpurą.
W ramach przygotowań do uroczystości opracowano historię Obrazu słynącego łaskami i rozpropagowano ją wśród wielu wiernych. Wyróżnienie wizerunku koronami papieskimi było swoistą pieczęcią władzy kościelnej dla istniejącego w Licheniu kultu. Fakt ten można uważać za pośrednie uznanie przez władze kościelne objawień związanych z tutejszym obrazem. Koronacja rozpoczęła nowy etap w historii Sanktuarium.
