Lorsque la séparation de l'Eglise et de l'Etat prononcée en 1905, les habitants des Pavillons-sous-Bois ne possèdent pas de lieu de culte. Les fidèles pavillonnais suivent les offices dominicaux à l'église Saint-Louis du Raincy ou à Bondy.

En 1908, l'abbé Alfonsi s'installe dans la commune majoritairement ouvrière et socialiste. Dans un premier temps, il ouvre un oratoire dans la salle à manger d'une petite maison, puis il fait construire une petite chapelle. Deux années plus tard, avec l'aide de ses fidèles et malgré une majorité anticléricale, l'abbé pose la première pierre d'une église. La cérémonie est houleuse et la foule ne cache pas son hostilité. Imperturbable, l'abbé continue sa bénédiction.
Les travaux sont compliqués. Le terrain étant marécageux, l'édifice doit être construit sur des pilotis en chêne. Contrairement à l'orientation habituelle vers l'Est (vers Jérusalem), le bâtiment est orienté vers le Sud. La nef se compose de deux travées identiques, séparées par un large transept. Le carré formé par leur croisée est couvert d'une coupole.

L'église, placée sous le vocable de Notre-Dame-de-Lourdes est inaugurée par l'archevêque de Paris, Monseigneur Amette, le 17 septembre 1911. Les vitraux ont été réalisés dans les années soixante-dix par un jeune artiste pavillonnais.