Construite par Alfred Berruyer (1819-1901), architecte diocésain dont l’œuvre monumental a profondément marqué le paysage religieux du XIX siècle de l’Isère, avec entre autres l’édification de très nombreuses églises (La Salette, Rives (Isère), la Mure, Roybon, Saint-Laurent-du-Pont, Saint-Bruno à Grenoble, pour ne citer que celles-ci), l’église de Voiron fut construite quant à elle entre 1864 et 1883. Cette église, de taille imposante mesure au total 19 mètres de large, 67 mètres de long et 22 mètres de hauteur. L’église est principalement construite avec des moellons, ainsi le corps du bâtiment est construit de maçonnerie revêtue de moellons piqués de pierre dure de Ratz, ces moellons étaient extraits comme leur nom l’indique de la montagne de Ratz, la carrière se situait et est toujours visible entre Saint-Julien-de-Ratz et La Buisse. La façade porte deux clochers avec flèches celles-ci sont en moellons de tuf et les éléments décoratifs en ciment moulé. L’utilisation de ce dernier matériau était une nouveauté dans ce type de construction, et l’église en a ainsi bénéficié à peine dix ans après l'ouverture de la première exploitation de ciment à la Porte de France de Grenoble. La toiture est couverte de tuiles plates polychromes et les deux hautes flèches de tuiles vernissées.
Conçue selon les modèle de cathédrales pensées par Viollet-le-Duc, l’église Saint-Bruno se compose ainsi d’une nef élancée voûtée d’ogives et flanquée de bas-côtés, une façade harmonieuse abritant trois portails sculptés surmontés d’une galerie, un chœur terminé par une abside pentagonale où se trouvent deux toiles marouflées peintes entre 1919 et 1921 signées par Girard, un transept peu saillant, un vaisseau central à trois niveaux comprenant des grandes arcades brisées, un triforium, et de hautes fenêtres. Les verrières sont nombreuses et l’église comprend cinquante-quatre vitraux jumelés et trois rosaces exécutées par la maison Jules Gaspar Gsell Laurent de Paris représentant des scènes du nouveau et de l’Ancien Testament, avec pour principal thème le Christ apportant l'évangile. Le style et la composition font là aussi référence aux vitraux du XII siècle.
En plus de la construction en elle-même, le style néo-gothique est aussi présent dans le mobilier liturgique (buffet d’orgue, chaire, clôture du chœur, lustres…), complétant ainsi de manière harmonieuse cet ensemble, surnommé par les Voironnais, « cathédrale ».
En juin 1897, une importante inondation de la Morge emporta le perron, celui-ci fut remplacé par l'actuel escalier..
