Bazilika svatého Cyrila a Metoděje v Praze-Karlíně představuje pozdně románský typ baziliky s výrazně převýšenou hlavní lodí a s dvěma věžemi. Půdorys je rozvržen na předsíň, tři lodi a presbytář zakončený polokruhovou apsidou mezi dvěma kaplemi v podvěží, rovněž s polokruhovou apsidou. Stavba vyrostla podle návrhu Karla Rössnera, profesora vídeňské akademie, a českého architekta Vojtěcha Ignáce Ullmanna, a byla realizována v letech 1854-1863 jako monumentální novorománská bazilika inspirovaná raně středověkými kostely z tesaných kamenů.
Iniciátorem projektu byla Katolická jednota v Praze, která od roku 1850 pořádala sbírku na stavbu chrámu v Karlíně. Do sbírky přispěl mj. císař Ferdinand I. Dobrotivý a ovdovělá císařovna Karolina, po níž vznikla čtvrť Karolinenthal - Karlín. Pozemek na stavbu kostela zakoupila karlínská obec. Základní kámen kostela byl položen 10. června 1854 za účasti císaře Františka Josefa I. a jeho ženy Alžběty. Stavba trvala 9 let a výzdoba byla postupně realizována až na samém konci 19. století.
Exteriér chrámu uchvacuje bohatým průčelím s třemi portály a christologickými reliéfy od Václava Levého. Bronzová vstupní vrata nesou reliéfy se scénami ze života sv. Cyrila a Metoděje a z obrazů českých patronů sv. Václava, Ludmily a Vojtěcha podle návrhu Josefa Mánesa. Nad portály je arkádový vlys se sochami judských králů od Čeňka Vosmíka z roku 1913. Kování a zámky dodal továrník Josef Rudle. Výběr výtvarníků řídila Krasoumná jednota, která ustanovila Jednotu pro okrášlení chrámu sv. Cyrila a Metoděje v Karlíně (1863-1937) a komisionálně posuzovala nevěhy prací i jejich realizaci.
V interiéru byla výzdoba prováděna ve dvou etapách. Nástropní malby ze 60. let vytvořil Josef Matyáš Trenkwald, v letech 1867-1873 je realizovali Gustav Vacek a Petr Maixner (pokračoval později František Rudl a bratři Karl a Franz Jobstové). Křestní kapli v secesním stylu vymaloval František Urban roku 1905. Osm obrazů ze života apoštolů namaloval Zikmund Gustav Rudl. Lunetové obrazy ze života svatých Cyrila a Metoděje navrhli a zčásti začali malovat František Ženíšek a Maxmilián Pirner (1887-1888); kvůli platovým podmínkám Ženíšek odstoupil a Pirner odešel kvůli sporu o kompozici, kterou dokončili žáci Sequense, mj. Gustav Miksch a Antonín Krisan. Drobné návrhové kresby vytvořil také Felix Jenewein. Na bočních oltářích maloval drobné obrazy světců Josef Mánes. Křestní kapli v secesním stylu vyzdobil František Urban roku 1905, osm obrazů ze života apoštolů namaloval Zikmund Gustav Rudl, a další díla vznikla podle plánů různých autorů.
Interiér chrámu nebyl při vysvěcení úplně hotov a dokončovací práce pokračovaly až po jeho slavnostech. V průběhu času se na výzdobě podílelo mnoho českých, rakouských a německých umělců a firem, jejichž díla dodnes výrazně spoluutvářejí atmosféru a význam chrámu. Kostel svatého Cyrila a Metoděje v Karlíně patří mezi největší církevní stavby v Čechách, s délkou 75 metrů, šířkou 31 metrů a výškou 27,5 metru. Exteriér a interiér tak odrážejí nejen náboženský význam, ale i bohaté umělecké ambice středoevropského kulturního prostředí 19. století.
V roce 2002 byl chrám společně s celým Karlínem zasažen ničivou povodní; voda dosahovala v kostele do výše jeden a půl metru, což ukazuje odolnost a důležitost tohoto objektu pro místní komunitu. Příběh Karlína a chrámu je navíc spojen s historií působiště a působení významných osobností, jako byl arcibiskup Bedřich ze Schwarzenberka, který chrám slavnostně vysvětil 18. roku, a s osudem Karolínky a jejího okolí, které prošlo proměnou během 19. a 20. století.
Pro návštěvníky nabízí chrám nejen duchovní význam, ale také bohatou turistickou hodnotu: trojlodní bazilika se svými rozměry a bohatou výzdobou představuje jednu z nejvýznamnějších pražských sakrálních staveb, která je v kontextu období romantismu zřetelným svědectvím o kulturních vazbách mezi českou a zahraniční uměleckou scénou té doby. K výrazné turistické atraktivitě přispívají i vyobrazení a reliéfy Krista a svatých na průčelí, secesní prvky v kaplích, a množství uměleckých děl, která odrážejí bohatou etapu české a evropské literní a výtvarné tradice.
V souvislosti s historií chrámu stojí za zmínku i jeho širší kontext v Praze a okolí: Karlín jako nově vznikající městská čtvrť vznikla po odbourání pražských hradeb a rozvíjela se rychle v 19. století, což bylo podpořeno financováním sbírek na výstavbu chrámu. Následná povodeň roku 2002 ukázala důležitost chrámu pro komunitu i sílu veřejné podpory a paměťových míst spojených s historií města.
Pro současné návštěvníky a turisty nabízí Kostel sv. Cyrila a Metoděje v Karlíně nejen architektonický a umělecký zážitek, ale i příběhy o sbírkách, mecenátech, řemeslné práci a spolupráci mnoha českých i zahraničních autorů na jedné z největších sakrálních staveb v Praze.