С самого основания Санкт-Петербурга на Васильевском острове проживало много лютеран, в 1720-е гг. была образована община и построен деревянный храм. На его месте была построена современная каменная церковь и освящена во имя святой Екатерины 26 января 1711 года.
Здание церкви выполнено в стиле раннего классицизма, снаружи украшено дорическим портиком. В 1852 году в Евангелическо-лютеранской церкви святой Екатерины был установлен орган фирмы Метцеля, в 1903 году он был заменён на орган фирмы Валкер, а в 1999 году в кирхе установили орган фирмы Зауэр, который в настоящее время является самым большим механическим органом в Санкт-Петербурге.
В советское время в здании церкви располагались Дом детского творчества и студия звукозаписи. В 1990 году часть помещений церкви была возвращена общине, с августа 1997 года богослужения стали регулярными. Дважды в неделю для всех желающих проходят концерты духовной музыки, основой которых служит органная музыка, часто дополняемая вокальными партиями и другими музыкальными инструментами (клавесин, скрипка, фагот и др.).