Небольшая однокупольная церковь возведена в 1771-1780 годах с разрешения Екатерины II. Проектировал храм, решенный в стиле раннего классицизма, архитектор Юрий Матвеевич Фельтен (1730—1801). Освещение церкви состоялось в 1780 году в присутствии князя Григория Александровича Потёмкина-Таврического (1739—1791). Храм освящён во имя великомученицы Екатерины, небесной покровительницы императрицы Екатерины Великой. Церковь стала центром армянской культуры в Петербурге: при ней была открыта типография и национальная школа.
Строительство храма осуществлялось по инициативе и в основном на средства главы армянской общины Ивана (Аванеса) Лазаревича Лазарева (1735-1801) — деятеля армянского освободительного движения 18 века.
Лазаревы (Лазарян) — известная дворянская семья, обладавшая огромным состоянием и сыгравшая значительную роль в истории армянского освободительного движения 2-й половины 18 века и присоединения Восточной Армении к России.
Здание церкви эффектно закрывает собой проём между двумя жилыми домами, поставленными перед храмом в линию с застройкой Невского проспекта. Эти жилые дома (флигели) были выстроены в разное время и принадлежали церковному приходу.
Южный (восточный) четырёхэтажный флигель при Армянской церкви (справа от храма; пр. Невский, 42, лит. А) возведён по проекту Юрия Фельтена в 1771-1775 годах. Но существующий облик получил после перестройки архитектором А.И. Мельниковым в 1835-1837 годах.
Северный (западный) трёхэтажный флигель при Армянской церкви (слева от храма; пр. Невский, 40, лит. А) построен в 1794-1798 годах, предположительно, по проекту архитектора Егора Тимофеевича Соколова (1750—1824). В интерьерах дома сохранилась художественная отделка конца 18 — начала 19 века.
Оба дома Армянской церкви Святой Екатерины (флигеля) обладают тонкой прорисовкой архитектурных деталей и хорошими пропорциями фасадов, образуя вместе с храмом единый ансамбль.
За долгую историю здание храма сохранило свой первоначальный облик, но не обошлось без некоторых переделок. В 1865 году башенку церкви переделали в колокольню для трёх колоколов, а в 1906 году храм был отреставрирован архитектором А.И. Таманяном, при этом укрепили стены и перекрытия церкви, а также устроили хоры. Также в ходе этого реставрационного ремонта у входных дверей появились металлические створки (решётки) изготовленные по проекту архитектора А.И. Таманяна.
В 1930 году Армянская церковь Святой Екатерины была закрыта. Возвращение церкви общине состоялось в 1993 году. Храм был отреставрирован на средства прихожан и вновь освящён 12 июля 2000 года. Чин освящения провёл католикос Гарегин II в присутствии Патриарха Московского и Всея Руси Алексия II.
Архитектура
Армянская церковь Святой Екатерины является памятником архитектуры раннего классицизма. Здание храма с небольшим куполом на лёгком высоком барабане обращено в сторону Невского проспекта боковым фасадом, который оформлен 6-колонным портиком ионичического ордера. Облик храма выделяется гармонией форм, а его фасады изящным декоративным убранством: фриз фронтона, картуши над окнами, пилястры.