Construite par Victor Baltard (architecte des Halles de Paris), cette église trouve son originalité dans sa structure plus que dans son style éclectique inspiré des arts roman et byzantin. En effet, elle est le premier édifice d’une telle ampleur à ossature métallique. Elle mesure près de 100 mètres de long et la hauteur de sa coupole s’élève à 80 mètres. Grâce à la structure métallique, les contreforts habituels n’existent pas. Le terrain n’étant pas rectangulaire, le plan est original : façade étroite, chœur très vaste. A mesure que l’on s’approche de celui-ci, les chapelles adjacentes deviennent de plus en plus imposantes.