Au milieu des années 1950, le quartier des Buttes-Chaumont est en pleine industrialisation (industries de transformation, abattoirs). Il attire une population ouvrière. L'habitat urbain se développe et rend nécessaire un lieu de culte entre les Buttes et le bassin de la Villette. L'architecte Denis Honegger est chargé de sa construction. Elle commence en 1960.
Honegger a conçu une église intégrée dans les logements sociaux voisins (qu'il avait lui-même bâtis deux ans plus tôt). Le béton et le bois seront les deux matériaux maîtres.
Notre-Dame-de-l'Assomption des Buttes-Chaumont frappe par son forme ovale, avec une nef légèrement en pente et son dépouillement presque total. Elle a une taille de 600 places et rappelle la forme d'un grand amphithéâtre dans une faculté. À ce titre, elle est dite église crypte et rappelle l'église moderne Saint-Albert-le-Grand dans le XIIIe arrondissement.