В 1876 году идея видоизменилась, и проект нового храма был заказан архитектору Франциско Вильяру, позже ставшему директором Школы архитектуры. В это время молодой Антонио Гауди работал у Вильяра чертежником, что оказалось немаловажным.
Ввиду непрерывных разногласий Вильяр подал в отставку, совет предложил Марторелю возглавить работы, но Марторель счел это для себя неудобным и предложил поручить руководство строительством своему молодому помощнику – Антонио Гауди. Приняв руководство строительством 3 ноября 1883 года, Гауди не оставлял его вплоть до самой смерти.
С самого начала архитектор сожалел, что главная ось храма оказалась проложенной по диагонали участка, но был вынужден к этому приспособиться. Первые внесенные им изменения были минимальны: изменилась форма капителей колонн запроектированной Вильяром крипты, высота арок была увеличена до десяти метров, лестницы перенесены в крылья вместо предполагавшегося фронтального их размещения, а вокруг крипты устроен приямок для освещения и вентиляции помещений.
По мере развития творческой личности архитектора развивался и проект Саграда Фамилиа. Между 1892 и 1917 годами создавались все новые эскизы для фасада, названного Страстным, а в 1906 году впервые был опубликован набросок всего храмового комплекса. Между 1898 и 1925 годами мастер разработал последовательно четыре варианта конструктивного решения нефов.
Башни фасада Рождества возводились постепенно. Строительство первой было завершено в 1918 году, а венец ее колокольни – в январе 1926 года. Это единственная завершенная деталь храма, которую мастер успел увидеть воплощенной в натуре.
Много работая над эскизами, Гауди к 1916 году закончил гипсовый макет, отображавший общее образно-пространственное решение храма, и отдельно схематические макеты фасада Славы – главного фасада комплекса.
Саграда Фамилиа – комплекс, в котором наиболее полно реализовалась фантазия Гауди: геликоидный разворот четвериков колоколен с выравниванием их верха относительно стран света вопреки навязанной участком ориентации оснований – Бельесгуард с его винтовым движением роста; организация света – дворец Гуэль; колонны галерей хоров – крипта Колонии Гуэль; доведенная до мыслимых пределов пластичность фасадов – дом Мила; вплетенная в пластику поверхностей и форм полихромия – Парк Гуэль.
Фасад сложен из песчаника. Гауди мыслил его целиком многоцветным. Навершия колоколен облицованы стеклянной мозаикой из Мурано, избранной Гауди при всей ее дороговизне за несокрушимую прочность.
Саграда Фамилиа – здание с классическим латинским крестом в плане. Вокруг центральной апсиды семь часовен. На этой классической схеме архитектор воздвигает второй уровень пространственной символизации: центральный шатер над перекрестием, четыре увенчанных шатрами столпа (евангелисты) вокруг него; еще одна вертикаль – над алтарем (Мария); три гигантских портала соответственно главному и боковым входам (12 апостолов). Наивысшая отметка – 170 метров. Поскольку пол храма на четыре метра превышает отметку земли, огромная роль уделена лестницам, из которых главная переброшена через улицу Мальорка.
Вся удивительная фантазия мастера, вся его изобретательность вложена в разработку такой конструктивной системы комплекса, которая в полную меру была бы носителем смысловой формы. Многоветвевые колонны первого яруса главного нефа, наклонные опоры с асимметричными капителями – второго и третьего, своды гиперболического сечения – одного этого было бы достаточно, чтобы создать целую энциклопедию оригинальных конструкций. Но, взглянув на макет бокового нефа, убеждаешься: в этой «энциклопедии» не один том. Удивительны разветвления опор; напоминая живые деревья, они спроектированы так, чтобы исключить распор и снять необходимость в устройстве наружных контрфорсов.
Ветви колонн расходятся, перерастая в поверхности гиперболических сводов с отверстиями, подобными цветкам подсолнуха. Выше – второе перекрытие, так что вся высота нефов должна быть залита рассеянным светом, поступающим сверху. Готика не знала ничего подобного…
Гауди прекрасно сознавал, что не может и мечтать о завершении работы при жизни, и часто говорил, что это дело для трех поколений.
Сделанного достаточно, чтобы возникла «энциклопедия» Гауди, сконцентрированная в одном месте, чтобы возникло место паломничества архитекторов всего мира. Невозможно в полной мере оценить творчество Гауди, не увидев этого величественного храма. Воплощая в себе человеческие усилия и иллюзии, жертвенность и страстность, он вопреки нежеланию одних и зависти других постепенно вырастает над Барселоной как ее символ.