Die Kirche im "Zuckerbäckerstil" wurde im 19. Jahrhundert vom Architekten Paul Abadie begonnen, der sich in einem Wettbewerb gegen 78 Mitbewerber durchgesetzt hatte und dessen Entwurf deutlich durch die Architektur römisch-byzantinischer Kirchen wie der Hagia Sophia und des Markusdoms in Venedig inspiriert wurde. Sacré Coeur sollte später selbst Vorbild für andere Sakralbauten des 20. Jahrhunderts werden, zum Beispiel für die Theresenbasilika in Lisieux. Abadie verstarb bereits 1884, als der Bau erst begonnen war. Ihm folgten bis zur Fertigstellung sechs Architekten in der Bauleitung nach.

Den Ort hatte zuvor der Erzbischof von Paris und spätere Kardinal Joseph Hippolyte Guibert ausgewählt, und der Grundstein wurde 1875 gelegt, also im selben Jahr, in dem die Verfassung der Dritten Republik in Kraft trat. Dieser symbolische Gehalt war durchaus beabsichtigt. Der Staat unterstützte das Projekt finanziell, nachdem die Nationalversammlung den Neubau zu einem nationalen Projekt erklärt hatte. Die Kirche sollte aber auch dem Gedenken an die französischen Opfer des französisch-preußischen Krieges und der "Abbüßung der Verbrechen der Kommunarden" dienen und sie ist auch eine Reaktion auf die Eroberung Roms, der heiligen Stadt, durch die Truppen Viktor Emanuels II. und der "Gefangenschaft" des Papstes Pius IX. - hierbei spielt das Motiv der Buße für eine angebliche spirituelle Verkommenheit eine Rolle, in der die Honoratioren, die den Bau initiierten, die Ursache für diese beiden Ereignisse sahen.

Die 40 Millionen Francs, die der Bau letztendlich verschlang, wurden teilweise durch Spenden aufgebracht (die Namen der Spender meißelte man in den Stein des Neubaus), und 1914 wurde die Basilika Sacré-C%u0153ur schließlich fertiggestellt. Die Weihe fand erst am 16. Oktober 1919, also nach dem Ende des Ersten Weltkrieges, statt. Dabei erhielt sie durch Papst Benedikt XV. auch den Titel einer Basilica minor.

Die religiöse Widmung der Kirche gilt dem Herzen Christi. Das ist bemerkenswert für eine Zeit der besonderen Marienverehrung - die großen Basiliken jener Zeit wurden in der Regel Maria geweiht, wie die in Lourdes, Lyon und Marseille. Die Herz-Jesu-Verehrung wurde jedoch durch die Einführung des Herz-Jesu-Festes durch Papst Pius IX. 1856 - auch auf Betreiben französischer Bischöfe - gestärkt und von Leo XIII. in seiner Enzyklika "Annum Sacrum" von 1899 wieder aufgegriffen.

Sacré Coeur wurde aus Château-Landon-Steinen zusammengefügt, einem frostresistenten Travertin aus dem gleichnamigen Ort im heutigen Departement Seine-et-Marne, der durch die Witterung sein Calcit abgibt und so mit der Zeit ein kreideartiges Weiß annimmt. Die Fundamente reichen 33 Meter in den Boden, um die Kirche vor dem Einsinken in den lehmigen Untergrund zu bewahren. Die Kirche selbst misst 85 mal 35 Meter und besitzt eine Höhe von 83 Metern. Die große Kuppel selbst ist allein 55 Meter hoch, von ihr kann man bei guten Wetterverhältnissen bis zu 40 km weit sehen.

Die Ikonographie der Basilika ist nationalistisch geprägt: Das dreibogige Hauptportal wird von Reiterstatuen der Nationalheiligen Jeanne d'Arc und Ludwig IX. flankiert, die von Hippolyte Lefèbvre geschaffen wurden. Die große Glocke, mit 23 Tonnen Gewicht, dem Schlagton c° 4 eine der größten der Welt und 1895 in Annecy gegossen, heißt la Savoyarde nach dem 1860 französisch gewordenen Savoyen.

Seit 1885 (einer Zeit, als die Kirche erst teilweise fertiggestellt war) befindet sich über dem Hochaltar eine Monstranz mit dem "Heiligen Sakrament", einer konsekrierten Hostie, die als Leib Christi verehrt wird.

Die Basilika birgt in ihrer Apsis das Christusmosaik des Künstlers Luc-Olivier Merson (fertiggestellt 1922), mit 475 m² eines der größten Mosaiken der Welt. Es ist Jesus mit geöffneten Armen zu erkennen.

Heute ist Sacré Coeur eine der von Touristen meistbesuchten Sehenswürdigkeiten von Paris. Durch die erhöhte Lage sind insbesondere die Treppen vor dem Gebäude bei allen beliebt, die die Aussicht über die Stadt genießen möchten. Deshalb ist auch die Anzahl der aufdringlichen Straßenhändler, Postkartenverkäufer und Taschendiebe im Umfeld der Kirche besonders groß. Alternativ kann man auch mit dem Funiculaire de Montmartre, einer Standseilbahn, zur Basilika gelangen.