I slutningen af 1800-tallet voksede Frederiksbergs befolkning og den eneste kirke i sognet, Frederiksberg Kirke, kunne ikke dække behovet.
Derfor blev der opført i alt otte nye kirker på Frederiksberg. Den første var Sankt Lukas.
Sankt Lukas Kirkens sogn var til at begynde med et kirkedistrikt, som havde ca. 4.000 indbyggere.
Inden der kunne opføres en egentlig kirke, benyttede man fra 1893 en tidligere gymnastiksal på >Christian Winthers Vej som kirkesal.
I 1897 havde man indsamlet midler til kirkebyggeriet, og man bad arkitekten Valdemar Koch (1852-1902) om at tegne en kirke ved Christian Richardts Vej.
Kirken fik omtrent samme udseende som Sions Kirke på Østerbro.
Nordvæggen mod Falkonervænget er ikke udsmykket i samme grad som sydvæggen mod Christian Richardts Vej. Det skyldes, at kirken var nabo til et jernstøberi, der lå hvor Falkonervænget er i dag.
Udsmykningerne ved indgangspartiet skyldes Thomas Bærentzen.
Indvendigt blev kirken dekoreret med blomsterranker og med engle, udført af Carl Budtz Møller.
Altertavlen er Frans Schwartz’ værk og forestiller Jesus der åbenbarer sig for disciplene.
I 1964 fik kirken et våbenhus, der blev tegnet af arkitekten Per Gents. Det blev i 1995 erstattet af det nuværende.
Til Sankt Lukas Kirke blev i 1902 tilknyttet Danmarks første afdeling af Frivilligt Drenge Forbund.