Công trình được khởi công xây dựng ngày 7/10/1877 và được khánh thành vào ngày 11/4/1880. Nhà thờ được thiết kế tại Pháp, thi công xây dựng do kỹ sư ngươi Pháp tên là Bourad chỉ huy thực hiện. Tổng kinh phi xây dựng lúc bấy giờ là 2,5 triệu Frances do Thống sứ Nam kỳ cung cấp.
Thánh đường có chiều dài là 133m tính từ cửa ngăn đến cuối phòng đọc kinh, chiều ngang 35m và cao 21m. Lúc đầu, hai tháp có chiều cao tính từ mặt đất là 36,6m. Sau xây thêm hai chóp nhọn lầu chuông 21m nữa, do vậy chiều cao của tháp là hơn 57m (Tháp chuông làm năm 1895). Sáu đại hồng chung, nặng 25.850kg đặt dưới hai lầu chuông.
Ngày 7 và 8 tháng 12 năm 1959, theo sự chấp thuận của toà thánh Vantican, nhà thờ làm lễ "xức dầu" đặt tên là "Vương Cung Thánh Đường".
Nguồn:vietnamtourism.com