Шведская церковь Святой Екатерины, решенная в псевдо-романском стиле, возведена в 1863-1865 годах по проекту архитектора Карла Карловича Андерсона на месте прежнего храма. Позднее в её фасад внёс некоторые изменения Фёдор Иванович Лидваль. Среди известных прихожан церкви были семьи Альфреда Нобеля, архитектора Фёдора Ивановича Лидваля, ювелира Карла Фаберже. В 1936 году храм был закрыт, после чего в здании долгое время размещалось спортивное учреждение. В 2002 году здание полностью возвращен общине.
В 1733 году по велению императрицы Анны Иоанновны шведская община получила во своё распоряжение участок, на котором была возведена деревянная церковь во имя Святой Анны. Ныне на её месте располагается каменная Финская церковь Святой Марии (ул. Большая Конюшенная, 6а).
В результате противоречий, в 1745 году, шведская и финская общины разделились. Финский приход при этом получил в своё распоряжение деревянную церковь, бывшую ранее в совместном владении. А на месте, где сейчас располагается каменная церковь святой Екатерины, шведами был выстроен собственный молитвенный дом. Таким образом, ранее единый участок, был разделён на две части. Часть, выходящая на Малую Конюшенную улицу, находилась в распоряжении Шведского прихода, а часть выходящая на Большую Конюшенную улицу — Финского прихода.
С 1767 по 1762 год в Шведском переулке была построена каменная шведская церковь. Автором проекта храма на 300 мест был архитектор Юрий Матвеевич Фельтен (1730—1801). Церковь строилась при поддержке Екатерины Великой и была освящена во имя св. Екатерины Александрийской — покровительницы российской императрицы.
Существующее здание церкви Святой Екатерины было заложено 28 декабря 1863 года и освящено 28 ноября 1865 года. Проект церкви на Малой Конюшенной улице с принадлежащими к её приходу домами разработал академик архитектуры Императорской Академии художеств Карл Карлович Андерсон (1826—1888). Церковное здание решено в псевдо-романском стиле и рассчитано на 1200 мест. Позднее в храме был установлен орган.
Стоимость возведения церкви составила 100 тысяч рублей. Наибольшее участие в постройке принял граф Александр Густавович Армфельт (1794—1875), а император Александр II пожертвовал 5 тысяч рублей.
При шведской церкви Святой Екатерины действовала приходская школа, приюты для мальчиков и девочек, богадельня, благотворительное учреждение.
Среди известных прихожан церкви были семьи Альфреда Нобеля, архитектора Фёдора Ивановича Лидваля, ювелира Карла Фаберже. В 1892 году здесь состоялось венчание финляндского барона, офицера российской армии Карла Густава Эмиля Маннергейма и Анастасии Николаевны Араповой (венчание было по православному и лютеранскому обычаям).
В 1905 году, при возведении расположенного слева от здания церкви доходного дома общины, автор его проекта Фёдор Иванович Лидваль внёс некоторые изменения в церковный фасад.
В 1936 году храм был закрыт и передан под устройство спортивного зала. После Великой Отечественной войны здание церкви было перестроено под спортивную школу.
В 1993 году часть здания бывшей церкви было возвращено общине, а полностью здание передали в 2002 году.
В настоящее время церковь Святой Екатерины является действующим евангелическо-лютеранским приходом. Приход не является приходом Церкви Швеции, организационно он входит в Союз Евангелическо-лютеранских церквей на территории России и других государств постсоветского пространства. В церкви святой Екатерины также проводятся богослужения общины Церкви Англии.