Papa Grgur XVI. je 1840. g. u plovdivske župe poslao misionare iz katoličkog reda kapucina. Na čelo misije 21. ožujka u Plovdiv dolazi Talijan Andrea Canova. Dvije godine kasnije (1843.) postavljen je za apostolskog namjesnika Sofijsko-plovdivske biskupije, a 1847. g. promaknut je u biskupa. U njegovo vrijeme izgrađene su plovdivska katedrala „Sveti Luj“ i crkve u okolnim katoličkim selima Baltadžiju, Davadžovu, Seldžikovu, Hambarliju, Kalčliju i drugima. Otvorene su i dvije škole: muška – „Sveti Andrija“ (1863. g.) i djevojačka – „Sveti Josip“ (1866. g.). U Plovdivu je 1882. g. osnovana i katolička bolnica.
I sljedeća dva biskupa ostavljaju duboki trag u povijesti katoličke crkve u Plovdivu i u Bugarskoj – Francesco Reinaudi (Francesco Domenico Reinaudi) i Robert Menini (Robert Antun Menini).
Reinaudijevo upravljanje, započeto 1868. g., podudara se s najdramatičnijim događajima u novijoj bugarskoj povijesti. Buntovne 1876. g. on je pred vlastima zagovarao pobunjenike, a tijekom rusko-turskog rata organizirao je liječničku pomoć ranjenim Rusima, Bugarima, Turcima i Grcima. Za svoju humanost u ratno vrijeme, ruski car Aleksandar II. odlikovao ga je ordenom „Svete Ane“. Poslije oslobođenja Bugarske, Europska komisija za izradu tzv. Organskog ustava autonomne pokrajine Istočne Rumelije često je tražila njegovo mišljenje. Biskup Francesco Reinaudi tri puta je bio biran i za počasnog predsjednika Pokrajinskog sabora.
Treći biskup, Robert Menini, rođen je 1837. g. u Splitu. Bogosloviju je završio na sveučilištu u Grazu, a 1863. g. primljen je u Red kapucina. Od 1880. g. pomoćnik je biskupa Reinaudija u Plovdivu, a kasnije je imenovan naslovnim nadbiskupom Gangre, i poslije smrti Francesca Reinaudija 1885. g. postaje Sofijsko-plovdivski vikar. Radio je neumorno i bio angažiran u nizu projekata: u Sofiji je 1889. g. završena gradnja katoličke crkve „Sv. Josip“, a 1891. g. otvorena je Međunarodna katolička bolnica „Kneginja Klementina“. U Plovdivu je 1896. g. izgrađena nova zgrada katoličke bolnice „Sv. Josip“, koja je iste godine povjerena zagrebačkim sestrama milosrdnicama sv. Vinka Paulskoga. Nova je i plovdivska crkva „Sveta Bogorodica Lurdska“, koja je posvećena 1903. g. Biskup Robert Menini je 1910 g. u Sofiji kupio zemljište za gradnju sirotišta i katoličke škole „Santa Marija“. Krajem 1945. g. njegovo se zdravlje pogoršava pa nekoliko dana prije Uskrsa 1916. g. odlazi u Sofiju. Bugarski car Ferdinand šalje mu svog osobnog liječnika da ga pregleda. Po njegovu savjetu Robert Menini odlazi na liječenje u bolnicu „Kneginja Klementina“, gdje, 14. listopada 1916. g., umire.
Katolički hram „Sveti Luj“ u Plovdivu, kao i katedrala „Sv. Josip“ u Sofiji, su prvostolnice Sofijsko-plovdivske katoličke biskupije. Prema predaji, zgrada je napravljena na mjestu stare katoličke crkve, koja se spominje u nekim latinskim izvorima. Zaštitnik plovdivske katedrale je francuski kralj Luj IX. (1226.-1270.), kanoniziran pod imenom sv. Ljudevit.
Crkvu „Sveti Luj“ gradio je od 1858. do 1861. g. bracigovski majstor Ivan Bojanin, prema projektu talijanskog arhitekta Alfonsa iz Rima. Gradnju je financijski pomagao papa Pio IX. Prvotni izgled zgrade je spoj stilova rimskih renesansnih bazilika i tradicije bugarske preporodne arhitekture. Katedrala je bila trobrodna bazilika sa sedam oltara, duga 44 metra, široka 21 i visoka 15 metara. U vijencu glavnoga broda stoji natpis na bugarskom jeziku, ispisan latinicom: „Na Veliki Boga za slava na sv. Ludovika“. Crkvu je posvetio biskup Andrea Canova 25. ožujka 1861. g. Iste godine dobila je i prve orgulje u Bugarskoj. Canova je dao da se postavi i sat, koji je montiran 1866. g. Prema projektu arhitekta Mariana Pernigonija, 1898. g. počela je gradnja veličanstvene kule-zvonika bogate arhitekture firentinskog stila. Kula je završena 1899. g., a pet zvona – dar pape Leona XIII., izliveno je u njemačkome gradu Bochumu. Zvonik je postao poznat pod imenom Kula Leontina.
Na Veliku subotu, 14. travnja 1928. g., razoran potres u Čirpanu plovdivskoj je katedrali nanio velike štete – razrušeno je pročelje i dvije male bočne kule. Pri ovoj katastrofi život je zamalo izgubio papinski nuncij u Bugarskoj, Angelo Giuseppe Roncalli – budući papa Ivan XXIII.
Katedrala je obnovljena 1929.-1930. g. prema projektu arhitekta Kamena Petkova. Novo pročelje je u baroknom stilu i u duhu talijanskog klasicizma. Obnova je završena 1931. g., ali, poslije samo godinu dana (1932.g.) katastrofalni požar uništio je krov, orgulje, u drvu izrezbareni strop srednjega broda. Srušilo se i nekoliko zidova. Tijekom obnavljanja sačuvan je prvotni izgled zgrade, a njezina unutrašnjost rekonstruirana i u potpunosti oslikana radovima umjetnika Krstju Stamatova i Dosju Mandova. Neoklasicističko pročelje je naglašeno reprezentativno i ukrašeno bogatim skulpturama, polustupovima i ukrasnim elementima. Katedralu „Sv. Luj“, obnovljenu u neobaroknom i neoklasicističkom stilu, 8. svibnja 1932. g ponovo je posvetio nadbiskup Angelo Roncalli.
U središnjem dijelu hrama postavljene su nadgrobne ploče biskupima Andrei Canovi (1806.-1866.), Francescu Reinaudiju (1808.-1893.) i Robertu Maniniju (1837.-1916.). U desnome dijelu katedrale je i grob kneginje Marije Luise Bourbon-Parmske, prve supruge bugarskog kneza Ferdinanda I. i majke cara Borisa III. Otac Marije Luise – Roberto, posljednji je vladar Parmskog vojvodstva, a njezin krsni kum je sam papa Pio IX. Kneginja je umrla 31. siječnja 1899. g. – s navršenih tek 29 godina, dan poslije poroda svoje kćeri Nadežde.
Mramorna figura Marije Luise i sarkofag, obojen bogato ukrašenim vitrajem s grbovima Bugarske i Bourbona, djelo su talijanskog kipara Tommasa Gentilea. Na donjem dijelu sarkofaga ispisane su njezine posljednje riječi upućene Ferdinandu: „Umirem, ali na nebu ću biti ponad Vas, ponad djece naše i ponad Bugarske.“
Katedrala je danas jedna od najprivlačnijih zgrada u gradu. U njezinom gornjem dijelu stoji jarkim bojama obojen sat, a 1991. g. ugrađene su i nove orgulje s 12 registara.
Tijekom svog posjeta Bugarskoj 2002. g., papa Ivana Pavao II. susreo se u katedrali „Sv. Luj“ i s mladim katolicima iz cijele zemlje, a 2007. g. biskup Georgi Jovčev u njoj je posvetio kapelicu Blaženog Pavla Džidžova (1919.-1952.), mučenika vjere i pokrovitelja mladeži Sofijsko-plovdivske biskupije.
Prevela Katica Sedlar