Os arquitectos Pierre e Jean-Pierre Paquet esboçam vários projectos e alguns estudos a partir de 1931. A Sra. Lebaudy pronunciou-se a favor de uma igreja com cúpula, acompanhada por uma grande torre sineira muito alta que se pode entrever de muito longe. É então um estilo neo-românico associado a uma construção de tipo bizantino que podemos actualmente admirar com uma torre de 62 metros de altura, decorada com quatro anjos em bronze, e uma cúpula central. A torre, implantada contra a fachada é encimada por uma seta em pedra calcária.
Construída em betão armado, elemento típico da época, e lajes de calcário de Saint-Maximin, a igreja do Sacré Coeur de Gentilly é desenhada sobre um plano de cruz latina com uma só nave. Está coberta por uma cúpula no cruzamento do transepto. Colunas gémeas, com fustes curtos e decoradas com placas de mármore reconstituído, apoiam os elevados arcos. O conjunto é recoberto de uma camada de gesso encrespado e a cobertura do telhado é em chumbo.
Talentosos artistas participaram na ornamentação de um vasto conjunto decorativo: o escultor Georges Saupique (1889-1961), o mestre vitralista Jacques Gruber (1870-1936) e o pintor Angel Zarraga (1886-1946).
