Az épület sajátos története 1882-ben kezdődött, de az intenzív munkálatok Antonio Gaudí, a kiváló építész keze alatt indultak (aki, ha nem élt volna, Barcelona most korántsem lenne olyan látványos, mint amilyen). Ő rengeteg újítást vezetett be, például darukat építtetett, hogy a nehéz köveket gyorsabban lehessen a helyükre emelni, és még műhelyt is rakott össze, hogy a tervezés, a makettépítés a templom közvetlen közelében mehessen végbe.
A műhelyben makettet készített a homlokzaton elhelyezendő szobrokról, először szalmabábukkal, amelyeket gipsszel öntött le, így kísérletezte ki a figurák pózait. A végső fázisban a szobrokat kőből faragta ki.
Gaudí évtizedeket szentelt fő művének, de sajnos egy halálos kimenetelű villamosbaleset véget vetett életének. 1926-os halála után építészek sora váltotta egymást a templom munkálatainál, akik követték Gaudí elképzeléseit a kivitelezés során.