Den oprindelige arkitekt var Francisco de Paula del Villar, men projektet blev overtaget af Gaudi, som skabte en fantastisk opvisning i art nouveau- og catalansk noucentisme-arkitektur. Efter Gaudis død har syv andre arkitekter arbejdet på projektet - Domènec Sugrañes i Gras, Francesc de Paula Quintana i Vidal, Isidre Puig Boada, Lluís Bonet i Gari, Francesc Cardoner, Jordi Bonet i Armengol og endelig Jordi Faulí i Oller, som er den nuværende instruktør på projektet.
Selvom kun mindre end en fjerdedel af basilikaen var færdig i Gaudis levetid, betragtes han som designeren af Sagrada Familia. Selv om mange mener, at arbejdet efter Gaudi har ignoreret hans design, har man forsøgt at være tro mod Gaudis vision. Efter at dele af den ufærdige basilika og Gaudis modeller og værksted blev ødelagt under den spanske borgerkrig, blev disse planer rekonstrueret og tilpasset for at blive gjort mere moderne. Planen for Sagrada Familia, som den ser ud nu, er en skabelse af Gaudis geni.