Gaudí inició los estudios preparatorios en 1898, aunque la construcción no empezó hasta 1908 ya que para este proyecto utilizó un sistema de cálculo bastante laborioso y complejo: la maqueta estereofunicular. El sistema consistía en fabricar la planta del futuro edificio, colgarla del techo y suspender hilos de los dos extremos de manera que se formaba una curva, de la que se colgaban cargas proporcionales a las que tendría que soportar el arco una vez construido. La imagen invertida de esta estructura mostraba el alzado de la construcción proyectada y permitía conocer la forma final de la iglesia sin tenerla que dibujar.

La complejidad del proyecto retrasó el ritmo de las obras del templo, que se detuvieron cuando los negocios de Güell entraron en bancarrota. Pese a que sólo se construyó el pórtico de entrada, la cripta, la escalera que conduce a la iglesia y el basamento de uno de los campanarios, la importancia de su resolución arquitectónica la ha llevado a ser considerada una de las obras más emblemáticas del arquitecto.

El pórtico está formado por un bosque de columnas inclinadas de piedra basáltica y ladrillo que mantienen un íntimo diálogo con el paisaje circundante, formado básicamente por pinos. Las columnas soportan arcos poligonales, cuyas directrices configuran un conjunto de bóvedas convexas de paraboloides hiperbólicos que Gaudí decoró con cerámicas de formas simbólicas. A través del pórtico se accede a la cripta, de planta poligonal estrellada y con pilares de ladrillo y basalto. Originariamente del interior eran destacables los bancos de iglesia, varias vidrieras de sugestivos cromatismos y el altar central diseñado por Josep Maria Jujol, pero en 1936 la cripta fue asaltada y dañada y se perdió gran parte de los bancos (reproducidos en 1960), todas las vidrieras (restituidas en 1980) y el altar central (actualmente se puede contemplar el que construyó el norteamericano Peter Harden en 1965).

La colonia fue vendida en 1943 por los herederos de Güell a la família Bertrand i Serra, que cesó su producción de tejidos en 1973 y la vendió en 1984 al Consorci de la Colònia Güell, integrado por la Universitat de Barcelona, la Diputació de Barcelona y el Consell Comarcal del Baix Llobregat, actuales preservadores del legado de Gaudí.