En 1883 Gaudí recibió el encargo de continuar con las obra, tras el abandono de Francesco de Paula del Villar a consecuencia de los desacuerdos de éste con la asociación fundacional del templo. Gaudí se dedicó por entero a este proyecto hasta que murió trágicamente a los 74 años de edad, al ser arrollado por un tranvía. Modificó la planta neogótica imprimiéndole su peculiar estilo.

Muchos aspectos de su arquitectura eran definidos a medida que avanzaba la construcción, por eso su presencia vital en la obra era fundamental. El estilo se hace más fantástico a medida que avanza la Fachada del Nacimiento. En su cúspide hay cristal de murano, además existen en las torres numerosos elementos decorativos, que algunos consideran influidos por las corrientes del Art Nouveau. Solo dejó terminada la capilla de San José, La cripta, el ábside exterior y la fachada del Nacimiento.

Sobre la base estructural de las cuatro torres culminadas por las cruces orientadas hacia los cuatro puntos cardinales, donde la escultura y el color se unen a la palabra para lograr la unión orgánica y por tanto viva de la naturaleza con el único fin de alabar a Dios hecho hombre. Al fallecer Gaudí continuaron las obras tomando como base las maquetas y los dibujos realizados por el maestro, completándose el resto de la fachada en 1935.

La fachada occidental la de la Pasión, se levantó entre 1953 y 1976 encargándose al escultor Subirachs la decoración de esta zona. Continuándose en la actualidad la construcción de éste gran edificio.

El templo nos muestra la concepción integral de la arquitectura, donde la plástica, las formas de la naturaleza, el simbolismo y el color construyen un mosaico único y genuino. La planta del edificio es de cruz latina 5 naves y un crucero de 3 naves. Su claustro exterior une las 3 fachadas: Pasión, Gloria y Nacimiento, cada una con 4 campanarios.