教堂建筑总面积为2754平方米，东西宽35米，南北长78.69米，由地面到塔尖高58.5米，是天主教广州教区最大教堂，国内现存最宏伟的双尖塔哥特式建筑之一，东南亚最大的石结构天主教建筑，也是全球四座全石结构哥特式教堂建筑之一，当时耗资40万法郎，可与闻名世界的法国巴黎圣母院相媲美。

1856年第二次鸦片战争爆发，英法联军攻陷广州，并把两广总督行署夷为平地，1861年，中法不平等条约规定，法国人至通商各口岸地方其租地自行建礼拜堂学房。

当时罗马教廷任命的两广教区“宗座监牧”传教士明稽章看中了被夷为平地的两广总督部堂地基，要求划给他建教堂，但两广总督劳崇光拒绝了他的要求，于是明稽章请法军司令出面，写信威胁劳崇光如果1天以内不给土地给他，法军将实行全城戒严，于是1861年，恭亲王奕忻与法政府鉴署附加协议确定广州圣心大教堂的建立，咸丰帝下诏批准了协议。