El ábside está consagrado a la Virgen María, por la que Gaudí sentía una devoción especial. Está construido sobre la cripta y sigue su forma de media circunferencia. Entre sus muros hay siete capillas absidales que tienen unos esbeltos ventanales con arcos apuntados que recuerdan los de estilo gótico y que Gaudí perfeccionó.

En el exterior se dispondrán varias esculturas, dedicadas a los fundadores de órdenes religiosas, como san Antonio Abad, san Benito, santa Escolástica, san Bruno, san Francisco, san Elías y santa Clara, ésta ya en su lugar. Encima de los ventanales hay varias gárgolas por las que se escurre el agua de la lluvia que cae sobre las capillas.

Los frontones del ábside, muy estilizados y alargados, terminan en pináculos con los anagramas de la Virgen María, de san José y de Cristo, éste acompañado de las letras alfa y omega, que recuerdan el principio y el final de la vida. En la parte superior, se encuentran representados varios elementos naturales, como la hoja de palma, e incluso espigas de trigo o hierbas silvestres que evocan las que crecían en el solar en que se levanta el templo. Las linternas de las capillas serán piramidales y culminarán con una figuración simbólica de las invocaciones al Mesías, que constituyen las antífonas de la última semana de Adviento. A ambos lados del ábside se encuentran las escaleras laterales, con unos cuerpos que tienen una estructura idéntica a los de las capillas.