在十七世纪时，谦恭的信徒玛格丽修女被天主选中，要求法国修建一座教堂，以"颂扬其圣洁之心"。只是在两个世纪之后，才有两面三刀位虔诚的基督教徒亚历山大-菲利克斯·勒尚迪和他的内兄于贝尔－罗欧德弗娄里于1870年12月发誓建造一座圣心教堂，以满足基督的心愿。
建造圣心大教堂的誓愿得到许多信徒的响应和巴黎大主教纪尔贝的赞同，并得到了教皇皮尔九世的祝圣，而且还于1873年7月25日获得国民议会的通过。建造费用高达四千多万法郎，全部由信徒捐献支付；认捐方式独特，因为每位捐献者可以买一块砖石，并且根据捐献金额，在某些砖石上可以刻上捐赠者的姓名缩写。建筑设计采用了保尔·阿巴迪的方案；奠基典礼于1875年6月18日举行，共和国总统-马克-马洪元帅出席了典礼。大教堂于1889年6月28日竣工启用，但直到1919年10月16日才获得祝圣。地皮期间，奥诺莱·多梅、夏尔·莱斯纳、亨利·罗利纳、吕西安·马涅和路易-让·于罗先后负责按照原始设计建造，对原设计时而有所发挥，时而有所偏离。建筑物长85米，宽35米，高83.33米，用兰敦堡白石建成。这种石头一遇到雨水，便会分泌一种叫玻璃屑的白色物质，赋予整个建筑物以洁白的外观。建筑受罗马拜占风格影响，由一个广大的中心圆形建筑和四周狭窄的通道组成；两个十字架耳堂和一个前祭坦形成一个十字分叉。外表按夏朗德地区的罗马教堂的形状设计，在三角楣上方，有一尊圣母塑像，为居斯塔夫·米谢尔的作品。门廊两侧分别是由伊波利特勒法弗尔铸造煌圣女贞德和平共处圣路易的骑马塑像。