Gaudí ging von einem ursprünglichen neugotischen Projekt zu einem persönlichen, organischen, von der Natur inspirierten Stil über. Er verwendete Säulen in Form von Baumstämmen, um die gotischen Strebepfeiler zu ersetzen, was nicht nur das Gewicht der Dächer auf praktische Weise auf den Boden verlagert, sondern auch einen Innenraum schafft, der an einen Wald erinnert. Der 1987 begonnene und 2010 abgeschlossene Bau hat einen lateinischen Kreuzgrundriss mit fünf Hauptschiffen und einem dreischiffigen Querschiff. Die Höhen variieren zwischen 30 und 60 Metern, wobei Gaudí das gesamte Bauwerk auf einem 7,5-Meter-Modul aufbaute, das er für die ideale Proportion hielt.

Die Apsis ist zweischiffig, mit einem Rundgang um das Presbyterium und sieben Kapellen. Im Inneren befinden sich 36 Säulen mit Sockeln auf verschiedenen Seiten und mit Baumaterialien, die von Montjuïc-Stein bis zu Granit reichen. Die Gewölbe haben die Form von Hyperboloiden und wurden mit Ziegeln und Mörtel gemauert. Zu den symbolischen Details gehören die Glasmalereien an den Oberlichtern der Gewölbe und die Symbolik der Säulen.

Das Innere hat eine tiefe religiöse Bedeutung und stellt verschiedene Konzepte wie den Weg der Menschheit und den Weg Jesu Christi dar. Die Kirchenschiffe stellen die Kirche in ihren verschiedenen Stadien dar und der Tempel symbolisiert das neue Jerusalem. Die Säulen haben spezifische Bedeutungen, wie zum Beispiel die der Evangelisten und Apostel.