Kirken har navn efter et hus i nærheden, der hed Grøndal.
I 1917 blev en del af Brønshøj Kirkes sogn udskilt som et kirkedistrikt og i 1922 blev det et selvstændigt sogn.
I begyndelsen brugte man en barak som midlertidig kirke. Gennem en indsamling skaffede sognet efterhånden midler til at bygge en kirke, som man bad arkitekten Julius Smith (1861-1943) om at tegne.
Kirken stod færdig i 1928 og fik plads til 500 kirkegængere.
Man ønskede sig en kirke i stil med Fillips Kirke på Amager, der ligner en klassisk, hvidkalket landsbykirke.
Grøndalskirken fik dette udtryk, og med sin placering i vejkrydset mellem Hulgårdsvej og Hillerødgade blev den et markant indslag i kvarteret.
Kirken har en krypt, hvor der er menighedslokaler og kapel. Altertavlen, der forestiller Lazarus’ opvækkelse, er udført i ler af billedhuggeren August Hassel (1864-1942).
Inventaret er dels nyt, dels gaver fra andre kirker. F.eks. hænger der i kirken et krucifiks fra 1600-tallet, som tidligere hang i stiftelsen på Abel Cathrines Gade. Døbefonten stammer fra kirken i Herfølge.
