En monumental kirke var en del af planen for det fornemme kvarter Frederiksstaden.
Bydelens planlægger, arkitekten Nicolai Eigtved (1701-1754), placerede den for enden af Frederiksgade, som endepunkt i den midterakse gaden udgjorde.
Kong Frederik den 5. ønskede, at kirken skulle være et symbol på, at hans slægt havde regeret landet i 300 år. Den skulle måle sig med de store, europæiske byers pragtkirker.
Eigtved tegnede derfor en kirke, der udvendigt skulle beklædes med marmor. Efter arkitektens død i 1754 ændredes planerne, så kirken nu skulle opføres af marmor alene.
Efter Eigtved var død i 1754, blev byggeriet videreført under ledelse af bl.a. den franske arkitekt Nicolas-Henri Jardin. Han tilføjede to spir på hver side af kirkens midterkuppel (tegningen herunder).
Der blev indkøbt store marmorblokke og omkostningerne røg i vejret i en sådan grad, at byggeriet måtte sættes i stå. I mange år lå byggepladsen hen og efterhånden lignede den ufærdige kirke nærmest en ruin.
Billedet herunder, som er udført af H. G. F.Holm, viser byggepladsen i 1830’erne.
I 1800-tallet kom der en række forslag til, hvad pladsen kunne bruges til i stedet for kirkebyggeri, f.eks. at den ruinagtige byggeplads kunne indrettes til et museum for billedhuggeren Bertel Thorvaldsen.
Det blev dog én af Københavns erhvervsmænd, C. F. Tietgen, som i 1874 løste problemet, da han for egne midler købte kirken og tilbød at bekoste færdiggørelsen.
Nu blev det arkitekten Ferdinand Meldahl (1827-1908), som fik til opgave at omdanne ruinen til en værdig kirkebygning for Frederiksstaden. Han var inspireret af Peterskirken i Rom, men reducerede de oprindelige forslag i omfang og sløjfede de to sidespir.
Kuplen, der fra starten skulle have været 95 meter høj, blev nu 60 meter, men var stadig det dominerende element i bygningen.
I 1894 blev kirken omsider indviet – næsten 150 år efter at den blev påbegyndt.
Materialet blev ikke 100% marmor, men også kalksten fra Faxe Kalkbrud, som Tietgen var medejer af. Men fordi der alligevel indgår en del marmor i bygningen, kaldes den ofte for Marmorkirken.
Som en del af planen for kirkens omgivelser, blev der opført herskabslejligheder rundt om den i Frederiksgade, og de var med til at finansiere byggeriet.
Én af de fire hjørnegrunde omkring pladsen lykkedes det dog ikke at få bebygget, og grunden lå i mange år tom.
Grunden, der ligger ud mod Store Kongensgade, fik derfor øgenavnet “Tietgens ærgelse”.
Først efter 2000 foreslog den engelske arkitekt Tony Fretton, at bygge en ejendom som var i tidens stil, men alligevel respekterede sine pendanter.