Infolge der Industrialisierung der Gemeinde stieg die Bevölkerungszahl Mitte des 19. Jahrhunderts stark an. Die Kirche in Illkirch wurde zu klein und die Nutzung als Simultankirche für Gottesdienste verschiedener Konfessionen war nicht mehr möglich. 1859 wurde beschlossen, eine neue Kirche zu bauen. Die Kirche Saint-Symphorien wurde zwischen 1863 und 1865 nach den Plänen des Karlsruher Baumeisters Heinrich Hübsch errichtet, doch die letzte Etage der Türme mit einer Höhe von 42 Metern wurde erst zwischen 1890 und 1892 fertiggestellt. Im Jahr 1866 wurde die Orgel von Joseph Stiehr eingebaut. Das Gebäude ist dem neoromanischen Stil zuzuordnen, der sich durch seine Schlichtheit und Nüchternheit auszeichnet. Diese Bauweise, die von 1860 bis 1900 sehr in Mode war, folgte auf den neogotischen Stil.
Die Glasfenster im Chor der Kirche sind das Werk von Baptiste Petit Gérard, der sich von den Fenstern des Straßburger Münsters inspirieren ließ, an dessen Restaurierung er beteiligt war. Die Jungfrau mit dem Kind mit Medaillon von der Verkündigung wird zu beiden Seiten von den Heiligen begleitet, denen die Kirche geweiht ist: dem heiligen Symphorianus und der heiligen Katharina von Alexandrien. Die Fenster des Kirchenschiffs wiederum stammen aus dem Jahr 1924. Sie wurden von dem Künstler Kuder aus Straßburg bemalt und von Van Freeck in München angefertigt.
Die Unbefleckte Empfängnis, eine polychrome Holzskulptur aus der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, war wahrscheinlich schon bei der Einweihung der Kirche im Jahr 1865 an ihrem Platz. Die Jungfrau Maria wird hier stehend dargestellt, wie sie die Schlange, das Symbol der Erbsünde, zertritt. Die Polychromie wurde bei der Renovierung der Kirche im Jahr 1970 wieder hergestellt und der Mantel der Jungfrau mit Feingold überzogen, was den feierlichen Charakter des Kunstwerks unterstreicht.
