Nhà thờ Phú Nhai được xây dựng từ năm 1866 bởi linh mục Emmanuel Rianô Hoà, ban đầu với kết cấu đơn sơ bằng gỗ, lợp bồi. Qua nhiều giai đoạn trùng tu và tái thiết, công trình dần trở nên kiên cố và hùng vĩ. Đặc biệt, năm 1916, dưới sự chỉ đạo của Giám mục Phêrô Munagorri Trung và linh mục Moreno, nhà thờ được xây dựng lại lần thứ ba theo phong cách kiến trúc Gothic châu Âu. Sau 6 năm thi công, công trình chính thức khánh thành, nhưng không lâu sau đó bị tàn phá bởi bão năm 1929. Trải qua nhiều biến cố, vương cung Thánh đường Phú Nhai được xây dựng lại, xức dầu cung hiến thánh đường vào ngày lễ Đức Mẹ Vô Nhiễm Nguyên Tội 8/12/1933.

Ngày 12/8/2008, Tòa Thánh Vatican chính thức ban sắc phong nhà thờ Phú Nhai trở thành Tiểu Vương cung Thánh đường đầu tiên tại miền Bắc và là một trong bốn tiểu Vương cung Thánh đường tại Việt Nam. Đây là danh hiệu tôn vinh dành cho những nhà thờ lâu đời, có kiến trúc độc đáo và đóng vai trò quan trọng trong đời sống tôn giáo, tín ngưỡng.

Vương cung Thánh đường Phú Nhai gây ấn tượng mạnh bởi lối kiến trúc Gothic Tây Ban Nha hoành tráng và cổ kính. Từ xa, du khách đã có thể chiêm ngưỡng những mái vòm nhọn cao vút, xen kẽ các gian mái chính và mái phụ đầy nghệ thuật. Phía trước thánh đường là khu quảng trường rộng lớn, bên phải có tượng đài Thánh Đaminh cao 17m, trong đó phần tượng cao 2,3m, còn bên trái là lăng lưu giữ hài cốt của 83 vị tử đạo Phú Nhai, với chiều cao 15m, được chạm khắc tinh xảo.

Nhà thờ sở hữu hai tháp chuông cao 44m, mỗi tháp treo hai quả chuông nặng gần 2 tấn, được đúc tại Pháp. Phần mái nhà thờ cao 30m, tổng chiều dài thánh đường khoảng 80m, chiều rộng 30m, tạo nên không gian bề thế và trang nghiêm. Bên trong, kiến trúc Gothic được thể hiện rõ nét qua hệ thống mái vòm cao, cửa sổ lớn với kính màu, và hàng ghế gỗ xếp thẳng tắp tạo nên sự uy nghi, linh thiêng. Gian cung thánh rộng lớn có thể phục vụ hàng trăm linh mục đồng tế trong các dịp lễ trọng.
Trong khuôn viên nhà thờ, du khách còn có thể chiêm ngưỡng hàng loạt bức tượng, phù điêu Công giáo được bài trí công phu. Đặc biệt nổi bật là các phù điêu mô tả 14 chặng đường Thánh Giá quanh nhà thờ và bức phù điêu Chúa Giêsu rao giảng Tin Mừng – biểu tượng của niềm tin và lòng mến trong đạo Công giáo.

Không chỉ là nơi hành lễ, Vương cung Thánh đường Phú Nhai còn trở thành địa điểm check-in yêu thích của du khách gần xa, đặc biệt là giới trẻ. Với khung cảnh cổ kính, kiến trúc phương Tây đặc sắc, nhiều người ví nơi đây như “châu Âu thu nhỏ” giữa lòng miền Bắc Việt Nam. Chỉ cần một góc chụp phù hợp, bạn sẽ có những bức ảnh như đang đứng giữa trời Âu.

Ngày nay, Vương cung Thánh đường Phú Nhai không chỉ là trung tâm tín ngưỡng, nơi lưu giữ lịch sử của giáo phận Bùi Chu, mà còn là điểm đến du lịch hấp dẫn của vùng đất Nam Định. Với vẻ đẹp cổ kính, kiến trúc tuyệt mỹ cùng không gian linh thiêng, nhà thờ Phú Nhai chắc chắn sẽ để lại ấn tượng sâu sắc cho bất kỳ ai một lần ghé thăm.