В настоящее время церковь является центром армянской культуры в Петербурге, при ней действуют типография и национальная школа.
Армяне появились в Санкт-Петербурге почти сразу после основания города, первые переселенцы образовали свою общину в 1710 году. В то время для совершения церемоний богослужения они собирались в частных домах. Первое прошение о постройке армянской церкви от архимандрита Минаса было подано в 1714 году, но было отклонено властями. Только 25 сентября 1725 года столичная община, насчитывавшая 30 дворов, получила согласие Синода на открытие молитвенного дома в деревянном здании на 3-й линии Васильевского острова. В январе 1740 года Лука Ширванов (Гукас Ширванян) получил разрешение построить «церковь армянскую небольшую каменную своим иждивением», но после смерти Анны Иоанновны строительство было приостановлено. В соответствии с манифестом о свободном отправлении церковных обрядов всеми народами, поселившимися в России, изданным в июле 1763 года, в обеих столицах были отведены места под строение иноверческих церквей и причастных к ним зданий. 22 мая 1770 года по челобитной главы армянской общины И. Л. Лазарева (Ованес Лазарян) «с прочими армянами» последовало устное повеление Екатерины II «дозволить им построить в Петербурге церковь».
Работы велись по проекту Ю. М. Фельтена достаточно быстро и уже в 1772 году церковь была освящена. Её строительство обошлось в 33 тыс. рублей. Для сооружения храма И. Л. Лазарев лично пожертвовал 30 тысяч рублей, на которые и была возведено здание, соответствовавшее парадному великолепию центра столицы. За такую услугу община позволила ему возвести на церковной земле свой собственный дом с южной стороны в линию с застройкой проспекта (Невском пр., 42). Выстроенное по проекту Фельтена жилое здание обошлось Лазареву в 50 тысяч рублей. Строительство северного флигеля производилось на десятилетие позднее. Построив здания целиком на свои деньги, Лазарев тем самым упрочил авторитет наиболее влиятельного лица в армянской общине.
18 февраля 1780 года армянский архиепископ Иосиф (Аргутинский) при участии восьми священников и в присутствии князя Г. А. Потемкина-Таврического совершил освящение храма во имя великомученицы Екатерины, небесной покровительницы Императрицы. Церковь стала центром армянской культуры в Петербурге, при ней была открыта типография и национальная школа, действующая и по сей день.