Los trabajos de construcción comenzaron en 1298. La construcción fue más lenta: la cripta de Santa Eulalia y el coro son de finales del siglo XIV; El claustro del siglo XV y el órgano del siglo XVI.
La fachada fue finalmente terminada a principios del siglo XX por los arquitectos Josep Oriol Mestres y August Font i Carreras, basada en un diseño del siglo XV del arquitecto francés Mestre Carlí.
Más que gótico catalán, el estilo es gótico nórdico. La fachada tiene 70 metros de altura y está coronada con una imagen de Santa Helena, del escultor Eduard Alentorn.

En el claustro, para Corpus Christi, hay una costumbre típicamente barcelonesa, "l'ou com balla" ("el huevo como baila" en castellano): se trata de un huevo que es puesto en el chorro de agua en la fuente del jardín del claustro para hacerlo "bailar". También hay un estanque con trece gansos blancos. Siempre trece, porque así era la edad de Santa Eulalia cuando, según la leyenda, fue martirizada.

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