Para la construcción de la cripta se tomaban medidas directamente de la maqueta polifunicular y se pasaban al terreno. La planta de la cripta mide unos 36,5 x 27 metros y recuerda una concha de tortuga con sus bordes estrellados. Esta forma de estrella es debida a la inclinación de los muros exteriores que forman superficies regladas, en este caso paraboloides hiperbólicos. Las ventanas que permiten la iluminación natural de la cripta tienen una forma sensiblemente hiperboidal, pues Gaudí consideraba que el hiperboloide era la forma que mejor recibía y distribuía la luz del sol.

En esta iglesia, Gaudí, al tener completa libertad de diseño, aprovechó para comprobar las teorías que acabarían de definir su estilo propio. En ella encontramos sistemas constructivos que luego aplicó a su obra magna, la Sagrada Familia, como son, por ejemplo, las columnas inclinadas de la cripta y del pórtico de entrada. Estas columnas son de basalto y provenían de Castellfollit de la Roca, donde se cortaban según las medidas que Gaudí pedía. Entre la base, el fuste y el capitel de estos elementos constructivos se colocaba una junta de plomo fundido que permitía el perfecto acoplamiento de las piezas y los posibles movimientos de la estructura.

Al entrar en la cripta resaltan las cuatro columnas de basalto inclinadas que nos dan la sensación de ver una estructura orgánica y natural, como los árboles de un bosque. La cripta tiene tres altares diseñados por Jujol, dos de los cuales están dedicados a la Virgen de Montserrat, patrona de Catalunya, y a la Sagrada Familia. El que preside ahora la cripta es obra de Peter Hardn y fue realizado en 1965. La cripta está cubierta por una bóveda tabicada de rasilla, encima de nervaduras de ladrillo de quince centímetros de grueso. Dos claves de bóveda unidas por un arco robusto, componen la parte central de la cripta encima del altar principal. Este techo parece el esqueleto de una serpiente gigante que se retuerce por toda la cripta.

Esta cripta se considera la obra maestra de Gaudí junto con la Sagrada Familia y en ella podemos encontrar infinidad de detalles que nos llaman la atención. Por ejemplo, podemos citar las pilas de agua bendita que están hechas utilizando grandes conchas de mar aguantadas por hierros forjados o los bancos que Gaudí diseñó y que parecen haber sido estudiados para que quien se siente no pueda conversar con el compañero de asiento puesto que están sensiblemente sentados dándose la espalda. También es curioso comentar la construcción de la escalera exterior que tenía que conducir a la parte superior iglesia; en medio de su trazado los obreros se encontraron un árbol y Gaudí mandó desviar un poco la escalera para evitar la tala del árbol. Gaudí dijo entonces que él podía construir una escalera en tres semanas, pero que la naturaleza tardaría veinte años en reponer ese árbol.

Actualmente se puede visitar la Cripta en horarios que no coincidan con misas y haciendo un pequeño donativo. En el interior podremos ver algunas fotografías originales de la maqueta polifunicular y otros documentos de la construcción que se pudieron salvar.