Η βασιλική της Σαγράδα Φαμίλια ήταν έμπνευση ενός Καταλανού βιβλιοπώλη, του Ζοσέπ Μαρία Μποκαμπέλια, ιδρυτή του Asociación Espiritual de Devotos de San José (Πνευματικός Σύλλογος Λατρείας του Αγίου Ιωσήφ).[1] Μετά από μια επίσκεψη στο Βατικανό το 1872, ο Μποκαμπέλια επέστρεψε από την Ιταλία με την πρόθεση να χτίσει μία εκκλησία εμπευσμένη από εκείνη στο Λορέτο.[1] Η κρύπτη του ναού, που χρηματοδοτήθηκε από δωρεές, ξεκίνησε στις 19 Μαρτίου 1882, στη γιορτή του Αγίου Ιωσήφ, σε σχεδιασμό του αρχιτέκτονα Francisco de Paula del Villar.[1] Ο Αντόνι Γκαουντί ξεκίνησε να εργάζεται στο πρότζεκτ το 1883. Στις 18 Μαρτίου 1883 ο Villar αποσύρθηκε από το έργο και ο Γκαουντί ανέλαβε την ευθύνη για τον σχεδιασμό της, τον οποίο άλλαξε ριζικά.[1]

Σχετικά με το θέμα της μακροχρόνιας κατασκευής, ο Γκαουντί λέγεται ότι είπε "Ο πελάτης μου δεν βιάζεται".[2] Όταν ο Γκαουντί απεβίωσε το 1926, η βασιλική είχε ολοκληρωθεί κατά 15 με 25 τοις εκατό.[3][4] Μετά τον θάνατο του Γκαουντί, η κατασκευή συνεχίστηκε υπό τη διεύθυνση του Domènec Sugrañes i Gras και διακόπηκε από τον Ισπανικό Εμφύλιο το 1936. Τμήματα της ημιτελούς βασιλικής και οι μακέτες του Γκαουντί καθώς και το εργαστήριό του καταστράφηκαν κατά τη διάρκεια του πολέμου από Καταλανούς αναρχικούς. Το σημερινό σχέδιο είναι βασισμένο σε ανακατασκευασμένες εκδοχές των χαμένων σχεδίων καθώς και σε μοντέρνες προσαρμογές. Από το 1940 οι αρχιτέκτονες Francesc Quintana, Isidre Puig Boada, Lluís Bonet i Gari και Francesc Cardoner συνέχισαν την κατασκευή. Ο φωτισμός σχεδιάστηκε από τον Carles Buigas. Ο σημερινός διεθυντής και γιος του Lluís Bonet, Jordi Bonet i Armengol, χρησιμοποιεί υπολογιστές στο σχέδιο και στη διαδικασία της κατασκευής από το 1980. Ο Μαρκ Μπέρι από τη Νέα Ζηλανδία εργάζεται ως ερευνητής. Γλυπτά από τους J. Busquets, Etsuro Sotoo και τον αμφιλεγόμενο Josep Subirachs διακοσμούν τις προσόψεις. Το κεντρικό κλίτος θολωτής κατασκευής ολοκληρώθηκε το 2000 και τα κύρια καθήκοντα από τότε είναι η κατασκευή του εγκάρσιου θολωτού κλίτους και η αψίδα. Από το 2006, οι εργασίες εστιάστηκαν στη διέλευση και στην υποστηρικτική δομή του κεντρικού πύργου του Ιησού Χριστού καθώς και στο νότιο περίβολο του κεντρικού κλίτους, το οποίο θα γίνει η πρόσοψη της Δόξας. Η οροφή του κυρίου κλίτους ολοκληρώθηκε και ένα εκκλησιαστικό όργανο εγκαταστάθηκε στα μέσα του 2010, επιτρέποντας τη χρήση του ακόμη ανολοκλήρωτου κτιρίου για θρησκευτικούς σκοπούς.[5] Η εκκλησία καθαγιάστηκε από τον πάπα Βενέδικτο ΙΣΤ΄ τις 7 Νοεμβρίου 2010 μπροστά σε 6.500 άτομα.[6]

Οι κατασκευές της Σαγράδα Φαμίλια αναμένεται να ολοκληρωθούν το 2026, στην επέτειο των 100 χρόνων από το θάνατο του Γκαουντί, ενώ το ενημερωτικό φυλλάδιο του έργου εκτιμά το έργο να ολοκληρωθεί το 2017 μετά από την πρόσθετη χρηματοδότηση των τουριστών που επισκέφτηκαν τη Βαρκελώνη στους Ολυμπιακούς Αγώνες του 1992. Σχέδια που έχουν υποστεί επεξεργασία με τη βοήθεια υπολογιστών έχουν χρησιμοποιηθεί για την επίσπευση της κατασκευής, η οποία προηγουμένως αναμενόταν να κρατήσει εκατοντάδες χρόνια, με βάση τις τεχνικές οικοδόμησης στις αρχές του 20ού αιώνα.