La Sagrada Família représente le point culminant de l'expression artistique de Gaudí. Tout au long de sa carrière, Gaudí s'est consacré à cette œuvre, surtout dans les dernières années de sa vie, où il a atteint l'apogée de son style naturaliste. Dans ce projet, il a réalisé une fusion magistrale entre les éléments structurels et ornementaux, entre la plastique et l'esthétique, entre la fonction et la forme, et entre le contenu et le contenant. Cet effort a abouti à une intégration harmonieuse de toutes les disciplines artistiques dans une construction logique et cohérente.

À partir de 1915, Gaudí se consacre principalement à la Sagrada Família, qui résume son évolution architecturale. Après avoir achevé la crypte et l'abside dans un style néogothique, il a conçu le reste de l'église dans une forme organique, imitant les formes de la nature, avec une utilisation proéminente de formes géométriques régulières. L'intérieur a été conçu pour évoquer une forêt, avec des colonnes inclinées comme des arbres, disposées en spirale, créant une structure simple et solide. Gaudí a appliqué ici ses connaissances acquises lors de travaux tels que le Parc Güell et la crypte de la Colonia Güell, réalisant ainsi une église structurellement solide et esthétiquement harmonieuse.

La Sagrada Família a un plan en croix latine avec cinq nefs centrales, un transept à trois nefs et une abside à sept chapelles. Elle comporte trois façades représentant la Naissance, la Passion et la Gloire de Jésus et, une fois achevée, elle abritera dix-huit tours : quatre dans chaque portail (douze au total pour les apôtres), quatre au-dessus du transept (pour les évangélistes), une dans l'abside (dédiée à la Vierge) et la tour-cimborium centrale en l'honneur de Jésus, qui s'élèvera à 172,5 mètres de hauteur. Le temple sera complété par deux sacristies à côté de l'abside et trois chapelles principales : la chapelle de l'Assomption, dans l'abside, et les chapelles du Baptême et de la Pénitence près de la façade principale. En outre, un cloître périphérique sera utilisé pour les processions et pour protéger l'église de son environnement. Gaudí a imprégné la Sagrada Família d'un profond symbolisme dans son architecture et sa sculpture, attribuant des significations religieuses à chaque élément.

Du vivant de Gaudí, seules la crypte, l'abside et une partie de la façade de la Nativité, dont il a personnellement couronné la tour de San Bernabé, ont été achevées. Après sa mort, Domingo Sugrañes a pris la direction des travaux, puis plusieurs architectes ont poursuivi son œuvre, Jordi Faulí i Oller étant le directeur des travaux depuis 2012. L'ornementation sculpturale a fait appel à des artistes tels que Llorenç et Joan Matamala, Carles Mani, Jaume Busquets, Joaquim Ros i Bofarull, Etsuro Sotoo et Josep Maria Subirachs, ce dernier étant responsable de la décoration de la façade de la Passion.

En 2005, l'UNESCO a inscrit la façade de la Nativité et la crypte de la Sagrada Família au patrimoine mondial de l'humanité "Œuvres d'Antoni Gaudí". Le monument est inscrit dans les registres des biens culturels d'intérêt national et des biens d'intérêt culturel, et fait également partie des 12 Trésors d'Espagne depuis 2007. La même année, il a été désigné comme l'une des sept merveilles de la Catalogne. En 2010, le pape Benoît XVI l'a désignée comme basilique mineure. La même année, la nef principale nouvellement construite a reçu le prix d'architecture et d'urbanisme de la ville de Barcelone. Connue sous le nom de "cathédrale des pauvres", ce nom provient du tableau du même nom réalisé par le peintre moderniste Joaquín Mir.