徐家汇天主堂位于徐汇区蒲西路156号，是上海天主教三自爱国会所在地。始建于清光绪三十一年（1905年），宣统二年（1910年）告成，1980年重修。为中世纪哥特式建筑，平面呈长十字形，正面向东，两侧建钟楼，高耸入云。
徐家汇天主教堂是鸦片战争后上海第一座天主教堂。19世纪末，徐光启墓附近地区是上海天主教中心，1906年教会建新堂，1910年完成，即后来的徐家汇天主教堂，是中国第一座按西方建筑风格建造的教堂。高79米,宽28米,正祭台处宽44米。堂内有苏州产金山石雕凿的64根植柱,每根又有10根小圆柱组合而成。地坪铺方砖,中间一条通道则铺花磁砖。门窗都是哥特尖拱式,嵌彩色玻璃,镶成图案和神像。有祭台19座,中间大祭台是1919年复活节从巴黎运来,有较高的宗教艺术价值。堂内可容纳2500人同时做弥撒。外观是典型的欧洲中世纪哥特式，双尖顶砖石结构,堂脊高18米,钟楼全高约60米,尖顶31米,尖顶上的两个十字架,直插云霄。堂身上也有一十字架，颇似轮盘状――生命恰如驾驭轮盘，恰当的比喻。堂身正中是盘型浮雕，繁复华丽，远看极像罗马钟表的形状。外部结构采用清一色红砖，屋顶铺设石墨瓦，饰以许多圣子、天主的石雕，纯洁而安祥。
徐家汇天主教堂是上海最大的天主教堂,当年曾誉为远东最壮观宏丽的天主堂。每天清晨都有多台弥撒，逢周日与宗教节日，教友济济一堂，仪式盛大。
“文革"时期,徐家汇天主堂遭严重破坏,连巳拆下十字架的两个尖顶和大管风琴也不能幸免,教堂被用作仓库，宗教活动中断。1978年后恢复，1980年重修，1982年圣诞节,修复尖顶十字架,重现大教堂哥特式风貌。