En 1910, au 31 de la rue du Général-Brunet, une chapelle dédiée à Notre-Dame-du-Sacré-Cœur accueillait déjà des paroissiens de Saint-Jean-Baptiste de Belleville. C’est dans ce quartier, alors en pleine expansion, que le diocèse décida de créer une nouvelle paroisse et acheta en 1913 un terrain à proximité pour y construire une église ouvrant rue de Mouzaïa avec, au niveau inférieur, une chapelle accessible par la rue du Général-Brunet.
Les travaux commencés en 1914, arrêtés par la guerre, reprirent en 1919. En 1921, la chapelle du niveau inférieur était inaugurée sous le vocable de Saint-Landry. L’architecte Auguste Courcoux (1871-1956) reprit les travaux de l’église supérieure entre 1924 et 1926 sur les plans de son frère Paul, mort en 1921. Elle fut dédiée à Saint François d’Assise, autant en réponse au vœu du diocèse qu’une église porte ce nom à Paris qu’à celui du tiers ordre franciscain qui collectait déjà des fonds dans ce but.
L'édifice, de style roman italien, adopte le schéma des églises d'Ombrie. Malgré sa sobriété toute franciscaine, l'église se pare de très belles fresques dans le chœur et six vitraux modernes ornent les bas-côtés.
L’architecte Wandrille Thieulin fut chargé du réaménagement du chœur en 2004.
A l’extérieur, l’entrée est perpendiculaire à la nef de l’église afin que celle-ci soit orientée vers l’est, point d’apparition de la lumière du jour, symbole du Christ ressuscité. Une porte en verre incite à monter les marches et laisse entrevoir d’élégantes grilles en fer forgé qui donnent accès à l’ancien baptistère et à la tribune de l’orgue.
En 2004, le maître verrier Florent Boissonnet réalisa en verre fusionné, l’ambon et l’autel encastrés dans un podium en chêne clair en forme de mandorle.
La mosaïque de style byzantin du chœur a été réalisée par l'atelier Mauméjean en 1930 sur la base d'un carton du peintre et mosaïste Charles Bouleau (1906-1987).
Sur la voûte sont réprésentés des épisodes de la vie de saint François qui répondent à des scènes de la vie de Jésus. La fresque a été réalisée par Charles Bouleau.
Au-dessus du chœur, sur l'arc triomphal, se trouvent des fresques réalisées elles aussi par Charles Bouleau : le Christ, dans une mandorle, tient Saint François dans son sein. Les symboles des Evangélistes entourent l'ensemble avec des anges portent des phylactères affichant les vertus de Saint François : Humilité, Chasteté, Pauvreté et Charité.
Dans les bas-côtés, les vitraux proches du chœur sont consacrés à la Trinité (nord) et au Cantique des Créatures (sud). En 2012, ceux d’une ancienne chapelle parisienne ont été remontés dans les autres baies. Au nord, deux groupes d’anges en adoration encadrent la Trinité. Puis saint Antoine de Padoue et sainte Colette entourent saint François louant Dieu et la Création. Au sud, se succèdent des disciples de saint François d’Assise.