Gaudi ayrıca hem yapısal açıdan verimli hem de ruhani açıdan etkileyici bir yapı oluşturmak için hiperbolik paraboloidleri, helezonik formları ve katener kemerlerini-hepsi matematiksel ve doğal formlardır- tanıtmıştır. Bu durum Aziz Petrus Bazilikası gibi Rönesans kiliselerinin simetrisi ve klasik düzeniyle tezat oluşturmaktadır. Gaudi, vizyonuna ulaşmak için öncü mühendislik tekniklerini de uygulamaya koymuştur. Yük taşıyan yapıları test etmek için büyük ölçüde katener kemerlere ve ters zincir modellerine güvenmiştir - bu yöntemler daha sonra Santiago Calatrava gibi mimarların çalışmalarında yankılanmıştır.
Cepheler farklı stilleri ve teolojik temaları örneklemektedir. Ağır süslemeli ve neşeli Nativity Cephe dikeyliği ve karmaşık heykelleriyle Gotik coşkuyu yansıtmaktadır. Sade ve köşeli Passion Cephe kasıtlı olarak modern ve dramatiktir; Cubist soyutlamasını anımsatır ve İsa'nın çektiği acıları taşa yansıtır.
Gaudi'nin tarihi stilleri doğal formlar ve son teknoloji geometri ile yenilikçi bir şekilde harmanlaması Sagrada Familia'yı benzersiz kılıyor; sadece bir kilise değil, kutsal mimarinin evriminin canlı bir kanıtı.