På den oprindelige plan for Christianshavn var der tegnet en kirke ved Christianshavns Torv.
Den blev dog ikke realiseret her, og i bydelens første år måtte indbyggerne bruge Holmens Kirke.
I 1640 blev der bygget en midlertidig kirke, der lå lidt syd for den nuværende, og fra 1682 tog man fat på at opføre den egentlige kirke. Den stod dog først færdig i 1696, for grunden måtte først fyldes op og funderes.
Arkitekten var Lambert van Haven som tegnede kirken i nederlandsk barokstil. Den er bygget i korsform, hvilket ikke er almindeligt i Danmark. Grundplanen er fem store kvadrater, med mindre kvadrater indskudt i hjørnerne, hvor de mødes. Dermed bliver kirken fuldstændigt symmetrisk.
Facaderne er præget af de kraftige pilastre, altså søjler, der ikke egentligt bærer konstruktionen, men mest er dekoration.
Hovedindgangen er gennem en portal i kirkens vestside. Her sidder kong Christian den 5.’s navnetræk og hans valgsprog “Pietate et justitia” (Fromhed og retfærdighed).
Kirkerummet er højt og måler 36 meter fra gulv til loft. Interiøret er præget af barokken.
Det mægtige marmoralter er udført af den svenske arkitekt Nicodemus Tessin.
Alterbordet er omgivet af de græske gudinder, fromheden og retfærdigheden.
På skranken foran koret sidder seks engle udført i træ, men malet så de ligner marmor.
Døbefonten er placeret i kapellet mod nordøst (herunder).
Et krucifiks stammer muligvis fra den første kirke på Christianshavn.
Orglet er båret af to elefanter som en reference til kong Christian den 5. indstiftelse af elefantordenen. Kongens buste er nærmest bygget ind i orglets facade ud mod kirkerummet.
Kirken havde ikke fra starten noget spir. Lambert døde før kirken blev taget i brug og det spir, han havde tegnet (herover), blev ikke bygget.
Det snoede spir, som kirken er mest kendt for, fik kirken først i 1750. Det blev tegnet af arkitekten Laurids de Thurah. Spiralsnoningen er formentlig inspireret af Sant’Ivo alla Sapienza-kirken i Rom.
Det fortælles, at Thurah kastede sig ud fra tårnet, fordi spiret var snoet den forkerte vej i forhold til kongens ønske. Det er dog ikke en sand historie, idet Thurah døde af naturlige årsager syv år efter, at spiret var færdigt.
Toppen af spiret er afsluttet med en mandsfigur, og måler næsten 87 meter. Det er ved hjælp af en udvendig trappe muligt at komme næsten helt op i toppen af spiret.
