Iglesia situada entre medianeras con la fachada al chaflán, entre las calles Balmes y Valencia, alejada así de las casas de viviendas para destacarla y asegurar una buena visibilidad del edificio. Se diferencia de los edificios parroquiales de los lados de menor altura y ligeramente más retirados de la línea de fachadas. También en el uso de los materiales se produce por contraste cierta monumentalización: los edificios laterales con menaje de ladrillo prensado visto combinando colores rojos y blancos y la piedra gris de Montjuïc. La fachada de la iglesia presenta también un frontón con el tejado a dos vertientes que esconden la azotea practicable.

La planta del templo comienza en el chaflán y cruza en diagonal el solar dejando a ambos lados espacio por los edificios parroquiales. Para asegurar una buena iluminación en la iglesia se proyectaron unas azoteas en la parte superior para poder abrir grandes ventanales en arco parabólico en la cúpula y patios de luz con claraboyas que darían luz cenital a los ventanales interiores.

El interior de la iglesia es rico en decoración, realizada en gran medida por el propio arquitecto: desde la base de las placas de mármol, artesonados, molduras de yeso policromado, estucados, pavimentos de gres cerámico decorados, vidrieras emplomadas o lámparas, en el mobiliario litúrgico.

Las pinturas al fresco y los esgrafiados fueron realizados por Ferdinandus Serra, y los mosaicos venecianos por Lluís Bru. Las vidrieras de las ventanas son obra de Joan Bonet con escenas de la Virgen de los Ángeles y los santos que tuvieron más relación con la ciudad de Barcelona. En esta línea, se encuentra una talla de la Virgen de los Ángeles de Martí Cabrer.

El arquitecto proyectó el templo y los anexos parroquiales en período republicano por encargo del rector Joaquim Delgé a finales de 1932 pero no se empezó a edificar hasta después de la Guerra Civil, a partir de 1942. Las soluciones adoptadas por el arquitecto sitúan la iglesia a caballo entre la nueva arquitectura religiosa que estaba imperando en Europa y el pasado Noucentista catalán, abriendo una línea de continuidad con la tradición aportando soluciones modernas.

El complejo parroquial fue promovido por la Junta de Obra de la Parroquia de Nuestra Señora de los Ángeles siguiendo un programa que trataba de construir los dos edificios anexos destinados a escuela parroquial y rectoría. Las obras empezaron en 1942, siguiendo el proyecto de 1934. La inauguración de la iglesia tuvo lugar en 1950, cuando todavía faltaba parte de la decoración interior. En 1952 se instalaron las lámparas, y el 12 de octubre de 1955 se consagró la iglesia y el 25 de diciembre de 1956 el altar del Santísimo.