En la ciudad de Barcelona, Gaudí dedicó a esta gran obra inacabada 40 años de su vida y, de forma exclusiva, los últimos doce, de 1914 a 1926, rehusando cualquier otro proyecto que le pudieran ofrecer. Incluso al final de su vida se trasladó a vivir al interior del templo, lo que le permitía trabajar como quería, discutir y resolver cualquier tipo de duda que pudiera surgir.
Al abandonar el proyecto Francisco de Paula del Villar en 1883, toma la dirección Gaudí, cuando lo único construido es la cripta, prácticamente acabada. Entre 1892 y 1900, se levantó la fachada del nacimiento. El único de sus campanarios acabados, que alcanzó a ver Gaudí, es el Campanario de San Bernabé, que no se terminó hasta 1925.
La construcción del templo se alargó tanto en el tiempo aparte de sus dimensiones, por la resolución de sus fundadores la Asociación de Devotos de San José, de que se financiará únicamente de limosnas y donativos. Por ello y debido a la falta de dinero, muchas veces se pararon las obras.
Además de la fachada del Nacimiento, las partes edificadas por Gaudí comprenden la cripta terminada en 1885, el ábside 1891-1895, un tramo del claustro, el correspondiente al portal de La Virgen del Rosario (1899), el cual presenta una disposición muy original pues da la vuelta a todo el edificio y las llamadas oficinas del templo. Un edificio sencillo pero muy original en estructura.
Tras la muerte de Gaudí se acabaron los campanarios de la fachada del nacimiento. Poco después durante los bombardeos de la guerra civil el templo sufrió un incendio en el que se perdieron muchos modelos de yeso que el arquitecto guardaba en el taller. Las obras volvieron a emprenderse en 1954. La fachada oeste de la pasión que versa sobre la muerte de Jesús proyectada por Gaudí en 1911, con esculturas de Josep M. Subirachs en 1986 donde destacan las columnas “arboriformes”. Y en cuanto a la fachada principal o de La Gloria, está dedicada a la resurrección de Cristo. La fachada del Nacimiento consta de tras portales, sin duda la que mejor realizó Gaudí,- Esperanza, Fe y Caridad.
La obra concluirá cuando estén terminadas las 18 torres- campanarios de estructura helicoidal, a partir de una escalera de caracol, previstos por Gaudí. Entre 98 y 112 metros de altura en cada una de las tres fachadas representando a los doce apóstoles, cinco por encima del crucero que representan a Jesús rodeado por los doce apóstoles y una última torre campanario dedicada a la Virgen María. En el interior varios órganos se combinan con las 1500 voces de los cantores que dispuso para el coro, extendido a ambos lados de la nave en el testero de la fachada de la Gloria.