Nhà thờ Mằng Lăng được một linh mục người Pháp tên Joseph de La Cassagne (thường gọi là Cố Xuân) cho khởi công xây dựng vào năm 1892. Phải 15 năm sau công trình mới được khánh thành. Công trình được thiết kế theo lối kiến trúc Gothic ở châu Âu với nhiều hoa văn trang trí hài hòa, giản dị nhưng tôn nghiêm.
Với lối kiến trúc Gothic, đỉnh cao của nhà thờ Mằng Lăng là hai tháp chuông hai bên. Ở giữa là thập tự giá - biểu tượng của thánh đường. Bao bọc mặt tiền nhà thờ là những lối vào hình mái vòm, trông như những búp măng. Trần nhà thờ được lót gỗ - không còn kiểu mái vòm đặc trưng của kiến trúc Gothic. Nhưng dấu ấn của kiến trúc Gothic vẫn biểu hiện ở những lối mở thông ra hai gian bên gian chính giữa thánh đường.
Nhìn bên ngoài, nhà thờ Mằng Lăng có màu xanh xám, nằm lặng lẽ giữa một vùng quê yên ả tạo nên một khung cảnh yên bình khó tả. Khu thánh đường với không gian khoáng đạt, khi ánh nắng mặt trời chiếu xuyên qua các vòm cửa tạo nên một cảnh sắc rực rỡ, đẹp mắt.
Người dân địa phương cho biết, nhà thờ có tên Mằng Lăng là vì xưa kia ở xã An Thạch có rất nhiều cây mằng lăng. Đây là loại cây có tán rộng, lá hình bầu dục, có hoa kết thành từng chùm màu tím rất đẹp. Nhà thờ được đặt theo tên của loại cây này.
Trong khuôn viên nhà thờ Mằng Lăng có một khu hầm nhỏ được xây dựng công phu trong lòng một quả đồi tự tạo. Khi vào trong hầm, du khách dễ dàng nhìn thấy những hình ảnh về nhà thờ ngày mới xây dựng, những bức điêu khắc được chạm trổ tinh tế, kể về thánh Anre Phú Yên (1625 - 1644) hay giáo sĩ Đắc Lộ (1593 - 1660).
Đáng chú ý là cuốn sách in đầu tiên bằng chữ quốc ngữ của nước Việt Nam. Cuốn sách được in vào năm 1651 tại Roma (Italia), là quyển giáo lý “Phép giảng tám ngày” của giáo sĩ Alexandre de Rhodes (thường gọi là Đắc Lộ) - người khai sinh ra chữ quốc ngữ. Cuốn sách còn nguyên vẹn, được trưng bày trang trọng trong một hộp kính, du khách đến đây có thể đọc trang đầu tiên của quyển giáo lý được thể hiện dưới dạng song ngữ gồm tiếng Latin bên trái và tiếng Việt bên phải.
Với hàng trăm năm tồn tại giữa bao nhiêu vật đổi sao dời, nhà thờ Mằng Lăng thật sự là một địa chỉ khó bỏ qua với du khách khi dừng chân ở tỉnh Phú Yên - một trong những địa phương đầy tiềm năng du lịch nằm trên vùng duyên hải miền Trung nước ta.
