La faceta artística més notable del Misteri d'Elx és la musical. El drama il·licità és totalment cantat i conté melodies que, segons l'opinió dels experts, provenen de diverses èpoques: hi ha cants de clara ascendència medieval, hi ha un interessant apartat renaixentista i, fins i tot, es detecten adorns i afegits de l'època barroca i de períodes posteriors. No obstant això, la unitat musical és extraordinària, com s'ha posat de manifest en els diferents estudis i investigacions que s'hi han realitzat, investigacions que des dels primers anys del segle xx fins als nostres dies han sigut dutes a terme per destacats musicòlegs i estudiosos, com Felipe Pedrell, Oscar Esplá, Samuel Rubio, Ismael Fernández de la Cuesta, José María Vives o Mari Carmen Gómez Muntané.

Els cants del Misteri poden classificar-se, grosso modo, en monòdics i polifònics. Concretament, de les vint-i-sis peces musicals que compilen les consuetes històriques del 1709 i 1722 -sense comptar el salm In exitu Israel d'Egipto, que es repetix tres vegades durant el segon acte-, deu en són monòdiques, i setze polifòniques, encara que en els dos casos hi ha repeticions de melodies amb diferents texts literaris.

Alguns dels cants monòdics -més abundants en el primer acte de l'obra-presenten clares influències del gregorià medieval. De fet, la mateixa consueta assenyala que un dels cants de la Mare de Déu ha d'efectuar-se al to del Vexilla regis, himne compost en el segle vi en honor d'un fragment de la Veracreu de Jesucrist. Igualment s'han detectat punts de contacte entre alguns cants de sant Joan i de sant Pere i l'himne gregorià Victimae paschali laudes. Esta tècnica d'adaptar texts literaris nous a músiques preexistents, tant religioses com profanes -coneguda com a contrafactum-, era molt comuna en les antigues representacions teatrals, ja que d'esta manera els espectadors, familiaritzats amb les melodies originals, s'identificaven ràpidament amb l'escenificació. En altres casos, l'abundantíssima ornamentació melismàtica del cant, acumulada amb el pas dels segles, impedix una clara identificació de la versió original. L'exemple més notable es troba en la melodia de l'àngel del núvol o magrana.

També s'han trobat en alguns dels cants polifònics del Misteri punts de concordança amb nadales i altres cançons recopilades en el Cançoner Musical de Palau, la qual cosa indica que en la reforma musical renaixentista del drama il·licità del segle xvi, a més de peces originals compostes amb esta finalitat, també es van incorporar contrafacta de melodies ja conegudes.

Gràcies a unes anotacions existents en la consueta del 1639, coneixem el nom de tres dels compositors que tingueren part activa en esta reforma polifònica. Es tracta d'un tal Ribera, que, amb certes prevencions, s'ha identificat amb Antonio de Ribera, cantor de la capella pontifícia de Roma entre 1513 i 1523. Altres estudiosos, en canvi, s'inclinen a favor d'un Ribera que va ser tenor de la capella imperial de Maximilià II d'Àustria entre 1566 i 1567.

Un altre dels autors coneguts de la polifonia de la Festa és el canonge Pérez, identificat pels experts com a Ginés Pérez (1548-1600), mestre de capella de la catedral de València, canonge de la d'Oriola.

Finalment, es menciona Lluís Vich, organista de l'església de Santa Maria d'Elx i primer mestre conegut de la seua capella musical (entre 1562 i 1594).

També tingué relació amb la música de la Festa el mestre de la capella reial de Madrid, Juan Bautista Comes (1582?-1643), qui, segons la consueta del 1625, va compondre una peça per a substituir la que cantava la Santíssima Trinitat. Esta peça no arribà a incorporar-se a la representació i, tot i que el llibret reproduïx els versos del cant, no se'n conserven les partitures.

Actualment, els cants del Misteri -llevat de l'Araceli, que s'acompanya de guitarra i arpa- són interpretats acappella. També coneixem l'antiga intervenció d'un instrument de vent -generalment un fagot- que va acompanyar alguns motets de l'obra, suplint la veu del baix, fins al primer terç del segle xx. I, d'altra banda, hi ha constància documental de l'existència d'una important capella d'instrumentistes i cantors en l'església de Santa Maria d'Elx, que va aconseguir la màxima esplendor en el segle xviii. Entre estos músics, la presència dels quals resumixen les consuetes amb el terme genèric de ministrers, sense aportar més dades ni partitures, hi havia tocadors de gralla, corneta, flauta, oboé, sacabutx, trompa, violí, arpa, etc., així com cantors professionals que, a vegades, eren contractats en altres ciutats. Esta capella musical professional va desaparéixer l'any 1835 i, per a assegurar la continuïtat de la representació del Misteri, cantors aficionats de la població -on hi ha hagut i hi ha una significativa preocupació pel cant coral- se'n feren càrrec.

En l'actualitat, els membres de la capella del Misteri d'Elx -uns seixanta adults i uns trenta xiquets- són els que interpreten el drama assumpcionista. I encara que, fora de molt comptades excepcions, cap d'ells és professional del cant, la conjunció de veus aconseguida i la gran implicació d'estos cantors es demostra en les escenificacions anuals i en els concerts que solen oferir de manera extraordinària.