С начала заселения Васильевского острова на участке близ существующей сейчас церкви Святой Екатерины находилась лютеранская община. С 1730х годов на месте дома №1 по Большому проспекту работала приходская школа.

Участок для сооружения церкви на углу Большого проспекта и 1-й линии Васильевского острова был выделен лютеранской общине в 1747 году. Здесь в 1771 году по проекту Ю. М. Фельтена был выстроен храм. Это здание характерно для творчества Фельтена, его облик напоминает здание Армянской церкви на Невском проспекте, построенное им же. В 1783-1784 годах рядом был построен дом пастора (1-я линия ВО, 20/Б). В 1807-1809 годах построен жилой церковный дом (1-я линия ВО, 20/А).

В 1852 году в церковном зале был установлен орган. В 1859 году архитектором В. Я. Лангвагеном перестраивался церковный зал, по сторонам церкви заменили металлическую ограду на кирпичную. В 1859-1860 годах при церкви построен жилой доходный дом на углу Большого проспекта и улицы Репина.

В 1902-1903 годах церковь перестраивали по проекту Л. Х. Машнера. К зданию по бокам от портика пристроили дополнительные помещения с лестницами. Сюда же были перемещены статуи апостолов Петра и Павла, которые изначально стояли в нишах по бокам храма.

В 1915 году в доме №20/А родился и до ареста в 1937 году жил Г. С. Жжёнов, впоследствии народный артист СССР.

В 1930м году храм был закрыт, здание передали клубу горняков. В 1970х годах здание церкви занимал филиал института Гидропроект , а в 1980х годах здесь работала студия звукозаписи Мелодия .

В 1982-1988 годах проводилась реставрация фасадов и церковного зала. В 1990 году здание возвращено церкви, в 1992 году передано лютеранской общине. В 1995 году над куполом поставили новый крест, в 1999 году здесь смонтирован новый орган, самый большой механический орган в Санкт-Петербурге.