En 1744, Louis XV, gravement malade, fait vœu de remplacer la vieille abbatiale de Sainte-Geneviève par une nouvelle église pour abriter la châsse de sainte Geneviève s'il guérit. Une fois rétabli, il fait appel à l'architecte Jacques-Germain Soufflot (1713-1780) pour exaucer son vœu. Celui-ci opte pour un plan en croix grecque, surmontée d'un dôme élevé sous lequel sera exposée la châsse de sainte Geneviève. Attaqué de toutes parts par ses détracteurs, qui lui reprochent le manque de solidité de l'édifice, Soufflot, découragé, meurt le 5 janvier 1780, avant la fin des travaux. Brébion et Rondelet prennent sa suite et remplacent prudemment les colonnes destinées à supporter le dôme par de massifs piliers. Au terme de près d'un demi-siècle de travaux, l'église est finalement achevée au début de la Révolution, lorsque, en 1791, l'Assemblée nationale constituante décide de transformer l'église abbatiale en temple laïc et de consacrer ses cryptes aux Français illustres par leurs talents et les services rendus à la patrie. Les tours-clochers sont alors rasées, les baies et les portails latéraux murés, et une nouvelle décoration est mise en place. Au fronton, on place l'inscription « Aux grands hommes, la patrie reconnaissante » et la croix du dôme est remplacée par La Renommée de Dejoux. À l'intérieur, les quatre nefs reçoivent une nouvelle affectation, les bancs, stalles, chaires, confessionnaux et autels sont dispersés, et l'église Sainte-Geneviève prend le nom de Panthéon. Mirabeau y est transféré en grande pompe, suivi de Voltaire et de Jean-Jacques Rousseau.