Ubicat al districte de Les Corts, el conjunt monacal de Santa Maria de Montserrat de Pedralbes ocupa íntegrament l'illa de cases delimitada per la Carretera d'Esplugues i els carrers dels Moneders, de Miret i Sans, de l'Ardena i de l'Abadessa Olzet. L'accés principal al conjunt es produeix des de la Carretera d'Esplugues.
El conjunt va ser projectat per l'arquitecte i paisatgista Nicolau Maria Rubió i Tudurí, que dissenyà una àmplia zona de jardins que complementen un grup d'edificis d'estil neorenaixentista florentí, amb una forta influència de l'arquitectura de Filippo Brunelleschi. El conjunt està integrat per una església en forma de creu llatina flanquejada per dos claustres i amb un campanar adossat al presbiteri. Adossats a l'església pel costat septentrional s'hi troben els edificis annexos del monestir, que avui són un col·legi major.
El conjunt queda tancat per un mur de paredat comú i s'hi accedeix a través d'una reixa de ferro forjat flanquejada per dos pilons coronats amb les escultures de dos gossos. El jardí, poblat de pins, xiprers, i palmeres, acull una gran escalinata de pedra amb parterre central que mena vers el cim del turó, rematat per la façana monumental del monestir.
Els murs exteriors es mostren íntegrament revestits amb un aplacat de marbre blanc, gris i rosat, seguint la tradició florentina. La façana principal orientada al jardí està dividida en tres cossos: el central, que conté el pòrtic de l'església; i els dos laterals, que contenen els dos claustres annexos. Aquests cossos laterals presenten una façana inspirada en l'Ospedale degli Innocenti, construït a Florència per Brunelleschi. Com aquella façana, la present s'articula a partir de diàfanes galeries de columnes toscanes que sostenen arcs de mig punt ornats amb medallons als carcanyols. Aquestes façanes queden rematades per una cornisa que recull la teulada a doble vessant que cobreix les galeries dels claustres.
El cos central de la façana, corresponent a l'atri, es dissenyà seguint els models que Leon Battista Alberti havia proposat per a l'església de Sant Andreu de Màntua, és a dir, com un arc de triomf coronat per un frontó triangular. Així, dues parelles de semi columnes corínties i, amunt, dues parelles de pilastres del mateix ordre, emmarquen un gran arc de mig punt motllurat i sostingut per dues parelles més de pilastres corínties amb els fusts estriats. El fris de l'entaulament conté la inscripció "ALMAE MONTIS SERRATI DEIPARAE SACRVM" i tot queda rematat per un frontó triangular amb un medalló en relleu de la Verge i el Nen.
El gran arc central dóna accés, com s'ha dit, a l'atri de l'església, un ric espai cobert per una volta de canó amb llunetes sostinguda per pilastres corínties de pedra i murs ornats a quarterons de marbre de colors. El més destacat d'aquest espai és la decoració mural que cobreix la volta, realitzada per Josep Obiols. La volta presenta el Crismó envoltat de garlandes de flors, mentre la lluneta central presenta una monumental Assumpció de la Verge envoltada d'àngels i querubins en un jardí exòtic. Les llunetes laterals mostren, darrere d'un parapet, les imatges de Santa Eulàlia i de Sant Jordi, patrons de Barcelona i de Catalunya. L'accés a l'església es realitza per una porta amb una llinda de marbre gris rematada per un fris triangular i un fris amb la inscripció "El noble i il·lvstre pròcer català en Josep Nicolav de Olzina i de Ferret disposà l'edificació d'aqvesta església i la llegà per al cvlte de la Verge de Montserrat, patrona de Catalvnya, llivrant-se a l'Arqvebisbat de Barcelona el dia 22-VII-1964".
L'església té planta de creu llatina i una sola nau coberta amb volta de canó, interrompuda per una cúpula sobre el creuer i finalitzada en un absis poligonal. Els murs i les voltes es presenten revestits amb morter blanc, mentre que els elements portants (pilars, arcs i entaulaments) estan acabats en pedra grisa. Les pilastres que sostenen els arcs faixons mostren un capitell corinti i un fust estriat clàssic. Al presbiteri, l'altar major queda protegit per un gran baldaquí daurat sostingut per quatre columnes corínties de marbre negre. La cúpula del creuer, en forma de mitja taronja, reposa sobre petxines ornades amb medallons i s'inspira directament de la Capella Pazzi que Brunelleschi construí a la basílica de Santa Croce de Florència. Tanmateix, la seva aparença exterior s'inspira del Baptisteri de Sant Joan de Florència, construcció altmedieval coberta per un cimbori tancat amb teulada de vuit vessants i coronat per una estreta llanterna de marbre blanc.
El braç esquerre del transsepte mena a un espai mortuori de planta de creu grega coronat per una cúpula que a l'exterior es manifesta en forma de teulada de quatre vessants rematada per una llanterna de marbre blanc. Adossat a l'absis hi ha el campanar del convent, una edificació de planta quadrada i tres cossos de dimensió decreixent coronats per una piràmide que s'inspira molt lliurement del Campanile de la catedral de Venècia.
El conjunt, dissenyat per l'arquitecte i paisatgista Nicolau Maria Rubió i Tudurí, va ser construït a partir de 1920 amb la finalitat d'establir a Barcelona un monestir benedictí filial del de Montserrat. La construcció va ser finançada per l'industrial sabadellenc Josep Nicolau d'Olzina i de Ferrer i la seva esposa Mercè de Pallejà i de Bassa, Marquesos de Montsoliu. Entre els anys 1921 i 1924, el matrimoni va morir sense deixar descendència però els seus nebots, en Guillem de Pallejà Ferrer-Vidal i Clotilde Ricart Roger van voler continuar amb el projecte. Els sufragadors de l'església desitjaven un edifici d'estil Renaixement, i els monjos de Montserrat, als quals el temple anava destinat, una església romànica. Davant aquesta disjuntiva Rubió decidí arrencar del greco-romà toscà per continuar amb Brunelleschi, donant així relativa satisfacció a tots dos contendents. Un dels seus deixebles, Joan Mirambell, donà forma al conjunt enjardinat.
Les obres del monestir es paralitzaren en esclatar la Guerra Civil, quan Rubió i Tudurí hagué d'exiliar-se. Les obres foren represes l'any 1950, quan Raimon Duran i Reynals es feu càrrec del projecte i Josep Obiols fou contractat per realitzar les pintures que decoren el pòrtic. L'any 1964 passà a mans de l'Arquebisbat de Barcelona, que el convertí en Parròquia de Santa Maria Reina.
