1875年10月16日，聖心教堂的建築設計師保羅·阿巴迪（Paul Abadie）在聖心教堂奠基儀式上為聖心堂的起建放下了第壹塊基石。據說整座教堂都采用的是同第壹塊奠基石壹樣的石材，這是壹種叫“倫敦堡(château London)”的特殊白石，當這種石頭接觸水或雨水便會分泌出壹種俗稱玻璃屑的白色物質，這種白色物質能使建築在積年累月的風雨沖刷中越變越白，這也是為什麽聖心教堂如此雪白晶瑩的原因。
在聖心教堂起建之前建築工人們先在蒙馬特山丘頂部打了壹個深約33米的地基，整個地基奠定工程持續了近三年。1878年教堂的地下部分才正式開建，而教堂的地上部分則是三年後的1881年地下部分完工後才開始著手建造的。又是三年之後的1884年，聖心教堂最初的設計者保羅·阿巴迪（Paul Abadie）辭世，另五個設計師接手了聖心教堂的督建工作。他們修改了聖心教堂最初的設計方案，建成後的大教堂總長85米，寬35米。
教堂內部使用了羅馬諾-拜占庭（Romano-Byzantin）建築風格，教堂頂部托伸出了壹個55米高，直徑16米的大穹頂。在這裏您能看到世界上最高的馬賽克拼圖畫，還有令人嘆為觀止的玻璃彩窗。這些玻璃彩窗的原始圖畫曾經在1944年於第二次世界大戰中被摧毀，但在1946年又被按原樣修復。
自19世紀上半葉始，隨著交通的便利，考古學的進展，出版業的發達，再加上攝影技術的發明，人們能非常方便地認識和掌握以往各個時代和各個地區的建築風格。於是出現了諸如希臘、羅馬、拜占庭、中世紀、文藝復興和東方情調等風格的建築格局在許多城市中紛然雜陳的局面。所以在這個時期建造的巴黎的聖心教堂，它的高聳的穹頂和厚實的墻身呈現著拜占廷建築的風格，同時兼有羅馬建築的表現手法。
1914年聖心教堂主體建築中的鐘樓落成，建成的鐘樓高84米，鐘樓中有壹只全法國最大的鐘。這只重19噸的大鐘由壹只重850公斤的鐘錘敲響後全巴黎城都可以聽到它那悠揚的鐘聲。聖心教堂的這只名為薩瓦亞赫德（Savoyarde）的大鐘由法國薩瓦地區的安納西（Annecy）城的能工巧匠鑄造。
由於第壹次世界大戰的暴發，聖心大教堂的建設工作曾壹度停工。1919年10月16日，在第壹塊奠基石放下整44年後，聖心教堂舉行了竣工典禮。現在每在風和日麗的日子裏，在聖心教堂前寬闊的臺階之上，經常會有藝人演奏著各種樂器。在月琴清淩如流水的音樂聲中您可以從聖心教堂所在的蒙馬特高地放眼巴黎城，不用付費您也可以享有鳥瞰全巴黎的權利。