La construction de cette église, située en haut de jardins en terrasse, a commencé en 1824 par Lepère et fut terminée en 1844 par Hittorff. De plan basilical, elle évoque toutes les grandes réalisations de l'architecture religieuse sans en copier aucune.
Les tours jumelles s’élèvent au dessus du portique dont le style est emprunté aux temples grecs. Le fronton sculpté par Charles-François Lebœuf-Nanteuil a pour sujet L'Apothéose de saint Vincent-de-Paul.
Derrière la colonnade, Hirtorff projetait de couvrir une grande partie de la façade de plaques de lave émaillée peintes par Pierre-Jules Jollivet, mais la nudité de certains personnages fit scandale, et les plaques furent retirées. Elles ont été restaurées et remises en place sur la façade conformément à la composition originale très récemment, en juin 2011.