Армянские купцы и ремесленники появились на берегах Невы сразу по основании города. Первые письменные свидетельства о деятельности армян в Петербурге относятся к 1708 году. В 1711 г. Петр I дал Сенату указ: "Армян как возможно приласкать и облегчить, в чем пристойно, дабы тем подать охоту для большего их приезда". Первый глава местной армянской общины Гукас Ширванян (Лука Ширванов) обратился к императрице Анне Иоанновне с просьбой разрешить строительство церкви во дворе его дома по 3-ей линии Васильевского острова. 18 января 1740 г. последовало разрешение с резолюцией: "По сему прошению позволяется", но церковь, к сожалению, осталась недостроенной. Новый этап строительства армянских храмов относится ко времени правления Екатерины II. В июле 1763 г. был издан манифест о свободном отправлении церковных обрядов всеми народами, поселившимися в России. В обеих столицах были отведены места для возведения иноверческих церквей.
2 мая 1770 г. по челобитной руководителя армянской общины, крупного государственного деятеля и просветителя Ивана Лазаревича Лазарева (1735-1801) Екатерина II передает для строительства армянской церкви участок земли на северной стороне Невского проспекта. Община немедленно приступила к сбору средств. Строительство храма и прилегающих церковных домов вел автор проекта, крупнейший зодчий Петербурга Юрий Матвеевич Фельтен (1735-1801). Через 8 лет, в 1779 г., напротив недостроенного еще Гостиного двора поднялся стройный и нарядный храм, вокруг которого позже сформировался
ансамбль зданий армянской общины.
Изящная церковь Св. Екатерины на Невском проспекте сооружена в соответствии с парадным великолепием столицы, в традициях раннего русского классицизма и являет собой один из прекрасных образцов архитектуры этого стиля. Здания строгой архитектуры "сжимают" храм со стороны Невского проспекта, подчеркивают его праздничность и центральное место в ансамбле. Церковь увенчана куполом на стройном барабане. Все элементы здания тонко прочерчены и соразмерны. Фасад, обращенный к Невскому, отмечен строгим портиком, на фронтоне которого помещен скульптурный рельеф. Необычен его сюжет:
"Католикос Григор Просветитель свершает крещение царя Трдата III".
Армения была первой страной, где христианство стало государственной религией. В 301 г. армянский царь Трдат III принял христианство и повелел епископу Григору Просветителю крестить Армению. Сюжет взят из истории Армении и уже этим уникален для монументальной скульптуры Петербурга XVIII в. Рельеф выполнен неизвестным мастером в лучших традициях классицизма.
Просторный, залитый светом интерьер храма пленяет чистотой линий купола, арочных сводов, колонн. Отделка помещений выполнялась, вероятно, по проекту Ю. Фельтена. Интерьер украшен великолепной монументальной живописью, лепными карнизами, блистают цветным мрамором его стены, колонны, полы. В живописных работах по храму, очевидно, принимал участие художник К.-Л. Христинек.
18 февраля 1780 г. духовный предводитель российских армян архиепископ Овсеп Аргутянц (Иосиф Аргутинский) освятил церковь во имя Святой Екатерины. На торжествах присутствовал князь Г.А. Потемкин. Присутствующим был вручен текст проповеди - "Слово на освящение Армянской церкви в Санкт-Петербурге, говоренное архиепископом Иосифом". В тексте прозвучала благодарность "преславной стране Российской, где народ наш обитает", Петру Великому и Екатерине II, которая "отверзла нам в Россию врата спасения" и "во славу которой сей храм наименован". Императрица не присутствовала на освящении, но в последующие годы бывала не раз в храме и заказывала молебны. Долгое время церковь не имела колоколов, и только в 1865 г. Х.Е. Лазарев получил разрешение установить их в звоннице храма. Вскоре колокола были приобретены и "употреблены при богослужении". В 1906-1909 гг. архитектор А.И. Таманян произвел некоторую реконструкцию храма.