Công trình được xây năm 1939 và khánh thành năm 1942 (một số tư liệu cho rằng công trình xây từ năm 1940 và xong năm 1944) với nhà hảo tâm đặc biệt là vợ chồng Toàn quyền Đông Dương thời bấy giờ là Jean Decoux (bà vợ mất trong tai nạn ở đèo Prenn năm 1944 và được chôn cất phía sau nhà thờ).
Trước đây, nhà thờ là quần thể kiến trúc diện tích 12 ha gồm nguyện đường và tu viện của các soeur Nữ Tử Bác Ái Vinh Sơn (nên còn được gọi là nhà thờ Vinh Sơn).
Mặt bằng vẫn dạng chữ thập thường thấy ở kiến trúc nhà thờ với chiều rộng 11 m, chiều dài 33 m. Mặt đứng hình tam giác, gần đỉnh mái có ô kính tròn (gọi là cửa sổ hoa hồng, đặc trưng của kiến trúc Gothic, thường xuất hiện trong các nhà thờ của Pháp. Hai lối thang từ hai bên dẫn lên cửa chính.
Mái lợp ngói đỏ, dáng tựa nhà rông Tây nguyên với các cửa sổ mái gắn kính màu (sản xuất ở Pháp). Tường xây đá chẻ ngang bệ cửa sổ theo kiểu kiến trúc vùng Normandie (miền bắc nước Pháp). Màu vôi hồng đặc trưng của nhà thờ được giữ nguyên từ lúc hình thành đến nay. Thay vì xi măng, nhà thờ được xây dựng bằng chất kết dính tự nhiên là vôi, mật mía và một số phụ gia.
Giữa cung thánh là tượng Đức Mẹ Ban Ơn đứng trên quả địa cầu (theo hình mẫu phụ nữ VN) cao 3 m, nặng 1 tấn, do nhà điêu khắc người Pháp tạc và đưa về đây năm 1944.
Nơi đây, các nữ tu chăm sóc trẻ chậm phát triển, dạy nghề thuê, dệt cho trẻ mồ côi, chữa bệnh cho người nghèo, có quầy bán đồ lưu niệm do trẻ mồ côi làm…