Theo sử sách, nhà thờ được linh mục Joseph de La Cassagne (thường gọi là Cố Xuân) cho khởi công xây dựng vào năm 1892. Phải 15 năm sau công trình mới được khánh thành.
Nhà thờ Mằng Lăng được xây dựng trong một khuôn viên rộng hơn 5.000 m2 có nhiều cây xanh, theo kiến trúc Gothic.
Mặt tiền nhà thờ cổ ở Phú Yên gây ấn tượng với vẻ bề thế, hai bên là hai lầu chuông, chính giữa là thập tự giá.
Các họa tiết kiến trúc được thể hiện tinh tế.
Bao bọc mặt tiền và hành lang là những khung hình mái vòm kiểu Gothic.
Cửa giữa trong số ba cửa ở mặt trước của nhà thờ.
Không gian bên trong thánh đường khá giống các nhà thờ Gothic khác ở Việt Nam với hai hàng cột tạo thành các ô vòm liên hoàn.
Riêng phần trần thánh đường không còn kiểu mái vòm Gothic cao vút mà là trần gỗ phẳng. Đó là do phần trần nguyên bản đã sập trong trận bão năm 1924 và được làm lại sau đó.
Không gian tôn nghiêm của cung thánh.
Nhà thờ Mằng Lăng nhìn từ mặt sau.
So với nhiều nhà thờ cổ nổi tiếng khác ở Việt Nam, nhà thờ Mằng Lăng không lớn và thiết kế bên trong cũng đơn giản hơn.
Tuy vậy, sự cầu kỳ trong trang trí mỹ thuật của nhà thờ Mằng Lăng là yếu tố ít nhà thờ nào khác sánh bằng.
Một điểm đặc biệt khác là trước sân nhà thờ còn có một khu hầm nhỏ, được xây dựng khá kỳ công trong lòng một quả đồi giả.
Bên trong hầm có nhiều phù điêu kể lại những câu chuyện về thánh Anre Phú Yên, một vị thánh từ đạo được sinh ra tại giáo xứ Mằng Lăng.
Đây cũng là nơi lưu giữ cuốn sách chữ quốc ngữ đầu tiên - Phép giảng tám ngày của linh mục Alexandre de Rhodes, được in năm 1651 tại Roma, Italia.
Hang đá của nhà thờ Mằng Lăng.
Đối với người Công giáo Việt Nam, nhà thờ Mằng Lăng là nơi hành hương vào dịp lễ kỷ niệm Chân phước Anrê Phú Yên và thánh lễ cầu cho giới trẻ Công giáo.
Do lượng người đến nhà thờ hành lễ rất đông, các dãy ghế đã đã được đặt trước sân nhà thờ để phục vụ người đi lễ.
Với du khách phương xa, nhà thờ Mằng Lăng là điểm đến không nên bỏ qua trong hành trình du lịch Phú Yên.
Một số hình ảnh khác về các chi tiết kiến trúc của nhà thờ Mằng Lăng.