La Sagrada Familia representa el punto culminante de la expresión artística de Gaudí. A lo largo de su carrera, Gaudí se entregó a esta obra, especialmente en los últimos años, alcanzando la plenitud de su estilo naturalista. En este proyecto, logró una fusión magistral entre los elementos estructurales y ornamentales, entre lo plástico y lo estético, entre la función y la forma, y entre el contenido y el continente. Este esfuerzo resultó en una integración armónica de todas las disciplinas artísticas en una construcción lógica y cohesionada.
Desde 1915, Gaudí se dedicó predominantemente a la Sagrada Familia, que encapsula su evolución arquitectónica. Después de completar la cripta y el ábside en un estilo neogótico, ideó el resto del templo en una forma orgánica, emulando las formas de la naturaleza, con un uso prominente de formas geométricas regulares. El interior fue concebido para evocar un bosque, con columnas que se inclinan como árboles, dispuestas en espiral, creando una estructura simple y resistente. Gaudí aplicó aquí sus aprendizajes previos en obras como el parque Güell y la cripta de la Colonia Güell, logrando una iglesia estructuralmente sólida y estéticamente armónica.
La Sagrada Familia se configura en planta de cruz latina, con cinco naves centrales, un transepto de tres naves y un ábside con siete capillas. Presenta tres fachadas que representan el Nacimiento, la Pasión y la Gloria de Jesús, y en su finalización, albergará dieciocho torres: cuatro en cada portal (totalizando doce por los apóstoles), cuatro sobre el crucero (por los evangelistas), una en el ábside (dedicada a la Virgen) y la torre-cimborrio central en honor a Jesús, que se elevará a 172,5 metros de altura. Complementarán el templo dos sacristías junto al ábside y tres capillas principales: la de la Asunción, en el ábside, y las de Bautismo y Penitencia cerca de la fachada principal. Además, un claustro circundante será destinado para procesiones y para proteger el templo del entorno. Gaudí impregnó la Sagrada Familia con profundo simbolismo en su arquitectura y escultura, asignando significados religiosos a cada componente.
Durante la vida de Gaudí, solo se culminaron la cripta, el ábside y parcialmente la fachada del Nacimiento, cuya torre de San Bernabé coronó personalmente. Tras su fallecimiento, Domingo Sugrañes asumió el liderazgo en la construcción, y luego varios arquitectos han continuado su trabajo, siendo Jordi Faulí i Oller el director de las obras desde 2012. La ornamentación escultórica involucró artistas como Llorenç y Joan Matamala, Carles Mani, Jaume Busquets, Joaquim Ros i Bofarull, Etsuro Sotoo y Josep Maria Subirachs, este último responsable de la decoración de la fachada de la Pasión.
En 2005, la UNESCO incluyó la fachada del Nacimiento y la cripta de la Sagrada Familia en el sitio del Patrimonio de la Humanidad "Obras de Antoni Gaudí". El monumento figura en los registros de Bienes Culturales de Interés Nacional y Bienes de Interés Cultural, siendo también uno de los 12 Tesoros de España desde 2007. Además, fue elegida como una de las Siete Maravillas de Cataluña en el mismo año. En 2010, el papa Benedicto XVI la designó basílica menor. En ese mismo año, la nave principal recién construida recibió el Premio Ciudad de Barcelona de Arquitectura y Urbanismo. Popularmente conocida como la "Catedral de los pobres", esta denominación surge del cuadro homónimo del pintor modernista Joaquín Mir.