聖家族大教堂始建於1882年，最初由建築師弗朗西斯科·德比裡亞設計並主持建造，安東尼奧·高迪於1883年接手該工程直至去世。2010年11月，教皇本篤十六世將該教堂封為宗座聖殿。
聖家族大教堂作為唯一一座尚未完成建設便入選世界遺產名錄的建築，無論置身於巴塞隆納何處，都可以瞥見它直插雲霄的塔尖。
過去的一百年間，針對聖家族大教堂的爭議從未停止過。有人質疑高迪的設計方案；有人認為高迪去世後的建設部分可能違背了高迪的設計意圖；有人堅信西班牙與法國間高速鐵路地下隧道會影響教堂的穩定性等。
2018年10月，《紐約時報》報導「由於1885年聖馬爾蒂·德·普羅旺斯（Sant Marti de Provencals）籤發的原始建築許可證在該鎮併入巴塞隆納後不再有效。」這意味著，在過去的136年間聖家族大教堂從未取得巴塞隆納市政府的許可證。因此，當地政府對其開出了3600萬歐元（約2.8億人民幣）的罰款，並要求10年付清。
日前，聖家族大教堂已付清了債務，獲得了建築許可證，摘掉了「最著名違建建築」的頭銜。巴塞隆納市長艾達?科勞（Ada Colau）在推特上表示：「聖家堂是我們城市的標誌性建築，也是最受遊客歡迎的歷史建築。在經過了兩年的溝通後，我們達成了這項協議，在確保支付許可證的費用後，通過改善公共運輸和附近街道的重建，將會保證通往該教堂的安全性，同時也改善了當地居民的生活。」
修建聖家族大教堂的想法最早由聖徒約瑟夫崇敬會創始人、書商朱塞佩-瑪麗亞·博卡貝裡亞提出。在教會會員的資助下，建築師弗朗西斯科·德比裡亞開始負責這項浩大的工程。一年後，由於設計的教堂成本太高、與教會意見出現分歧等原因，德比裡亞辭職後，年僅31歲的安東尼奧·高迪接手該工程。
高迪接手主持教堂修建工作後，由於內部的地下聖壇已經開始施工，無法修改設計圖紙，所以他按照德比裡亞的設計圖紙完成了地下聖壇的建造。此後，高迪推翻了德比裡亞原先設計的新哥德式建築方案，將教堂改為加泰隆尼亞現代主義建築。
聖家族大教堂被稱為高迪設計生涯的巔峰之作，它引入了基督教所有的象徵性元素，同時不斷超越哥德式建築的局限性。聖家族大教堂規模宏大而雄奇，教堂中有五個中殿、一個十字型耳堂、一個半圓型後殿、一條迴廊式外部通道、三個雄偉的外立面和十八座尖塔。
高迪曾經說：「直線屬於人類，而曲線歸於上帝。」在聖家族大教堂的設計中，他完全摒棄了直線和平面，而是在螺旋、錐形、雙曲線、拋物線各種變化組合中鑄成了充滿律動的曲線世界。
聖家族大教堂的設計帶有充斥著自然元素和超自然效果，除了吸收了當地諸如蜥蜴、鴿子、仙人掌、棕櫚等動植物的形象，高迪還將個人推崇的圖案有機地融入建築之中，教堂內部的立柱大多採用樹幹的造型，而牆壁和穹頂間植物圖形也無所不在。
教堂有東、西、南三個立面，分別是東側的「誕生立面」，西側的「受難立面」和南側的「榮耀立面」。每個立面由四座鐘塔組成，共計十二座，代表十二門徒。立面圈起的穹頂正中有六座高塔，其中邊緣四座代表福音書的作者，偏向中心的較矮的一座代表聖母，較高的一座代表基督。
目前「誕生立面」和「受難立面」已經建造完成。「誕生立面」以基督的誕生為主題，雕塑了從聖母瑪利亞受孕到基督長成的故事。「受難立面」以基督之死為題，高迪為了表現基督受難的痛苦，設計了稜角分明的現代線條。雕塑家蘇比拉克斯（Josep Maria Subirachs i Sitjar）按照高迪遺存的手稿雕刻出最後的晚餐、基督被釘十架受難到基督升天的故事。
從1914年開始，為了更好地投入聖家族大教堂的建造，高迪不再接手任何新的設計工作，甚至直接搬到教堂地下室居住，每天早上5點他都會準時出現在施工現場，過著苦行僧一樣的生活。高迪將他的晚年完全投入到了教堂建設之中，直至73歲去世時，教堂僅完工了不足四分之一。
提及高迪的離世，是一場令人扼腕的悲劇。1926年，巴塞隆納正在舉行有軌電車通車典禮，愉悅、祥和的氛圍裡，一位形容寥落、衣衫不整的「流浪漢」被電車撞倒在聖家族大教堂，這位「流浪漢」便是高迪。在被送往醫院救治後，高迪在孤獨中離開了人世。這位上帝最虔誠的信徒，死後被安葬在聖家族大教堂的地下墓室，和他獻給上帝的最傑出禮物一同靜默地守望人間。
有人曾經質疑是不是設計方案過於複雜難以實現導致工程如此漫長，高迪回答：「我的客戶（上帝）並不急」。事實上，資金的匱乏才是建設進展緩慢的主要原因。新的施工在艱難推進，舊的部分需要進行清理和修復，這都需要大量的資金，但聖家族大教堂整個建設僅僅依靠個人捐贈和門票收入維繫，入不敷出的窘境導致多個項目被迫推遲。
高迪去世後，聖家族大教堂的施工愈加艱難。受西班牙內戰幹擾，建造時斷時續。1936年7月，革命分子闖進了高迪的工作室，徹底毀壞了高迪原有的手稿和模型，給後世的建築師們留下了一個巨大的難題——如何更好地繼續建造教堂，貫徹高迪原有的設計構想。截止到2010年8月，聖家族大教堂已經在百年間更換了五代建設者。
預計聖家族大教堂將於2026年完工，那時恰好是高迪逝世百年。