A finales de 1886 un incendio destruyó por completo el palacio Episcopal de Astorga. Como esta población no tenía arquitecto diocesano, el obispo Grau decidió encargar a su amigo Gaudí la construcción de una nueva sede episcopal justo al lado de la Catedral, encima de la muralla.

La relación entre Grau y Gaudí se inició años antes cuando el obispo, siendo Vicario general de la archidiócesis de Tarragona, inauguró la capilla, con altar diseñado por Gaudí, del colegio de Jesús-María, donde se encontraba internada Rosita Egea, la enferma sobrina del arquitecto. En los seis años que duraron las obras y durante las estancias de Gaudí en Astorga, ambos mantuvieron interesantes diálogos sobre la reforma litúrgica que creían que necesitaba la Iglesia.

Cuando recibió el encargo, en 1887, Gaudí se encontraba terminando el Palau Güell y no disponía del tiempo necesario para viajar hasta el lugar, por lo que pidió al prelado que le mandara fotografías e información del entorno para poder preparar un proyecto acorde con la arquitectura de los alrededores.

Una vez estudiada la documentación, Gaudí dibujó los planos y los mandó a Astorga. El obispo Grau quedó muy contento con los planos recibidos y se iniciaron los trámites para su aprobación administrativa, puesto que al ser un edificio eclesiástico dependía del Ministerio de Gracia y Justicia. Después de varias modificaciones, el proyecto fue aprobado en febrero de 1889. La colocación de la primera piedra no se hizo esperar y se realizó el 24 de Junio del mismo año.

Gaudí decidió contratar operarios y albañiles catalanes para estar seguro que durante los períodos en que él estuviese en Barcelona se interpretaran correctamente sus ideas. Se cuenta que los tres grandes arcos abocinados de piedra del pórtico de entrada no se consiguieron alzar en su lugar hasta que Gaudí ayudó con sus propias manos a los obreros que lo habían intentado ya en dos anteriores veces.