A felkérést eredetileg Francisco de Paula del Villar, az egyházmegye építésze kapta, aki a korabeli előírásoknak megfelelően neogótikus stílusban tervezte meg a templomot. Technikai jellegű problémák, a túl magasnak talált anyagköltségek miatt azonban visszavonták tőle a megbízást, és egy évvel később felkérték az akkor 31 éves, diplomáját alig négy éve megszerző, addig csak kisebb épületeken dolgozó Antoni Gaudít.
Gaudí egészen más víziókkal és ambíciókkal vágott neki a munkának, és 1914-től élete végéig, 1926-ig csak a Sagrada Famílián (teljes nevén A Szent Család engesztelő templomán) dolgozott. Sírja itt, a kármeli Szent Szűz kápolnában található. Halála óta hét építész vezette a projektet, amely egészen 2019-ig illegálisan zajlott. A hatóságok 2016-ban fedezték fel az anomáliát, és három évvel később adták át a hivatalos engedélyeket.
A templomot az elmúlt 140 évben folyamatosan építik, bár a spanyol polgárháború jelentős károkat okozott (1936-ban Gaudí kriptában kialakított műhelyét teljesen feldúlták a partizánok, tervrajzokat és fotókat égettek el, gipszmaketteket semmisítettek meg), és egy hosszabb, hat hónapos szünetet is tartottak a koronavírus-járvány alatt, 2020 márciusa és októbere között.
2005-ben A születés kapuja felőli homlokzatot és a kriptát az UNESCO a világörökség részének nyilvánította, a templomot 2010-ben XVI. Benedek pápa emelte basilica minor rangra.
A katalán modernizmus jelképének számító, gótikus, szecessziós és kubista elemeket egyénien ötvöző templomnak három homlokzata, 11 kapuja, 18 tornya van (ami a 12 apostolt, a 4 evangélistát, a Szűzanyát és Jézus Krisztust szimbolizálja), melyek közül a legalacsonyabb 98 méter, a legmagasabb pedig ha elkészül, 172,5 méter lesz, rajta egy 17 méter magas kereszttel, és ezzel megelőzi a jelenlegi rekordert, az ulmi székesegyházat. A tornyok magasságát úgy tervezte meg a mélyen vallásos Gaudí, hogy azokat messziről is látni lehessen, de a templom ne legyen magasabb a környező hegyeknél, azaz az ember műve ne magasodjon Isten munkája fölé. A Sagrada Família a szabad szemmel nem látható, legmagasabb részein is gazdagon díszített, amit a tervező azzal magyarázott, hogy bár az ember nem, de Isten azt is látja.
Barcelona jelképét, Spanyolország legnépszerűbb látnivalóját két év múlva, Antoni Gaudí halálának centenáriumán adják át, erősítették meg az építkezésért felelős hatóságok. A következő fontos állomás 2025-ben a Mária mennybemenetele kápolna elkészülte lesz, ezt követően a Jézus Krisztus-torony befejezésével zárul az építkezés.
