第二次鸦片战争后，法国政府依据不平等条约《天津条约》，借口清朝廷在教禁期间没收过天主教在广州的教堂，威胁清廷赔偿损失，强迫官府出租原两广总督行署地，兴建此教堂。由法国工程师稽明章（Guillemin）仿照科隆大教堂的哥特式风格设计。在1863年12月8日正式举行奠基典礼。全部石头采凿于香港九龙，建筑工程浩大，历时25年，光绪十四年（公元1888年）竣工。负责施工的总管为广东揭阳人蔡孝。工程耗资40万法郎。