El Templo expiatorio de la Sagrada Familia fue iniciado en el año 1882 por el arquitecto Francesc de Paula del Villar i Lozano quien, tras ciertas discrepancias con los promotores y cuando tan sólo había empezado la cripta, abandonó la dirección de la obra. Entonces el encargo fue transferido a Antoni Gaudí que desestimó el antiguo proyecto y propuso uno nuevo con planteamientos constructivos de vocación monumental, acentuado simbolismo y ornamentación exuberante. El templo todavía no está acabado hoy en día y, desde la muerte de Gaudí en 1926, distintos arquitectos han continuado la obra a partir de su idea original.
El arquitecto proyectó una iglesia de planta basilical de cinco naves, con un crucero de tres, configurando una planta de cruz latina. El estado actual de la construcción permite observar las grandes dimensiones de las naves que soportarán torres de gran altitud, midiendo la más alta de todas ellas 170 metros. Dicha torre representará la imagen de Jesús y, a su alrededor, habrá cuatro torres más que representarán los cuatro evangelistas. Tras estas torres y sobre el ábside se erigirá una nueva torre consagrada a la Virgen María. Cuatro nuevas torres coronarán la fachada de la Gloria, la del Nacimiento y la de la Pasión (estas dos últimas tienen ya construidas cuatro torres por fachada) que, en suma, simbolizarán los doce apóstoles. Actualmente, las grandes dimensiones de las torres construidas permiten contemplar la estilización y verticalidad del edificio, de resultados espectaculares. Es preciso destacar que Gaudí proyectó el edificio dentro de una manzana de casas del Ensanche, lo que le obligó a aprovechar el espacio al máximo, por lo que concibió el claustro en torno al templo, interrumpido solamente por las fachadas y el ábside. Éste, como todo el edificio, ostenta una importante presencia de elementos simbólicos que no sólo adoptan la forma arquitectónica, sino que también lo hacen de manera escultórica, con el único objetivo de expresar los grandes temas de la doctrina cristiana.
Varias fechas notables han marcado la construcción del templo. La primera piedra de la cripta se colocó el día 19 de marzo de 1882 y se acabó en 1893. En el año 1894 se empezó el claustro y en 1901 se terminó la puerta del Rosario, uno de sus accesos. Paralelamente se llevaron a cabo los estudios de la estructura de las naves, completándose en 1925. El primer campanario de la fachada del Nacimiento (torre de san Bernabé) fue acabado en 1926, el único que Gaudí vio finalizado. Entre los años 1892 y 1917 el arquitecto efectuó múltiples estudios para la fachada de la Pasión que se empezó a construir en 1952 y culminó sus campanarios en 1978.
El estilo del templo está basado en el gótico, a partir del desarrollo de estructuras geométricas regladas y de la aplicación muy ingeniosa de elementos decorativos. El edificio recopila la esencia de los conocimientos de Gaudí y su experiencia constructiva. Destaca la estructura de base paraboidal, la generación helicoidal de las columnas de la nave central y su forma arborescente que sostiene bóvedas de base hiperbólica. Es también destacable la modulación interior de los ventanales laterales que filtran y distribuyen la luz, así como las plantas elípticas de los campanarios perforados por unas funcionales escaleras de caracol.
Gaudí se encargó también de los elementos del mobiliario litúrgico, como las credencias de hierro forjado, los armarios, los bancos de madera y unas lámparas votivas de hierro y vidrio muy elaboradas.
Desde el año 1914 el arquitecto se dedicó a construir la Sagrada Familia de manera casi exclusiva, aspecto que explica la falta de otros trabajos importantes a lo largo de los últimos años de su vida. Desde la intervención de Gaudí en 1883 y a pesar de los actos vandálicos del año 1936 que provocaron la quema del obrador y la pérdida de la mayor parte del proyecto, la construcción de la iglesia no se ha detenido jamás, siendo sufragada todavía en la actualidad mediante las limosnas que aportan los fieles y los ingresos procedentes de las entradas de los visitantes.
Tras la muerte de Gaudí, la dirección de las obras fue asumida por su colaborador Domènec Sugrañes i Gras hasta el año 1938. Posteriormente fueron sus directores Francesc de Paula Quintana i Vidal, Isidre Puig i Boada, Lluís Bonet i Garí, Francesc Cardoner Blanch y Jordi Bonet i Armengol, su actual director. Desde 1986 el escultor Josep Maria Subirachs lleva a cabo la obra escultórica de la fachada de la Pasión. El Templo expiatorio de la Sagrada Familia está inscrito en el Catálogo del Patrimonio Arquitectónico de Barcelona y es Monumento histórico-artístico de Interés Nacional. Se trata del edificio más visitado de Barcelona.