高迪曾经说：“直线属于人类，而曲线归于上帝。”在圣家族大教堂的设计中，他完全摒弃了直线和平面，而是在螺旋、锥形、双曲线、抛物线各种变化组合中铸成了充满律动的曲线世界。

圣家族大教堂的设计带有充斥着自然元素和超自然效果，除了吸收了当地诸如蜥蜴、鸽子、仙人掌、棕榈等动植物的形象，高迪还将个人推崇的图案有机地融入建筑之中，教堂内部的立柱大多采用树干的造型，而墙壁和穹顶间植物图形也无所不在。

教堂有东、西、南三个立面，分别是东侧的“诞生立面”，西侧的“受难立面”和南侧的“荣耀立面”。每个立面由四座钟塔组成，共计十二座，代表十二门徒。立面圈起的穹顶正中有六座高塔，其中边缘四座代表福音书的作者，偏向中心的较矮的一座代表圣母，较高的一座代表基督。