Østerbro hørte til det store sogn, som Sankt Johannes Kirke på Nørrebro omfattede. Den var bygget i 1861.
Da befolkningstallet i sognet voksede i 1870’erne tog man initiativ til at bygge en ny kirke på en grund ved Østerbrogade.
Sognet er senere blevet delt og nye kirker opført. Det gælder f.eks. Esajas Kirke og Frihavnskirken.
Kirken blev indviet i 1878 og fik navn efter Johannes’ bror, apostlen Jakob. Hans relief hænger over indgangen. Det er udført af billedhuggeren Lauritz Prior.
Sankt Jakobs Kirke blev tegnet af Ludvig Fenger (1833-1905) i engelskinspireret, nygotisk stil.
Kirken er en såkaldt “magistratskirke”, fordi Københavns Kommune betalte et bidrag til opførelsen og stillede grunden til rådighed.
Altertavlen er udført af maleren Carl Bloch og forestiller opstandelsen.
I tårnet sidder et ur, der stammer fra Københavns Hovedvagt på Kongens Nytorv.
I 1893 fik kirken et sakristi og et større våbenhus i årene 1934-1944. Fra starten havde kirken en præstebolig, og i 1901 fik den et menighedshus, der blev tegnet af Ludvig Fenger.
Ved kirkens mur ud mod Østerbrogade blev i 2009 opsat figuren “Øjeblikket” (herunder), som er udført af Steinunn Thorarinsdottir.