Нынешнее кирпичное здание лютеранской церкви Святой Екатерины проектировал лютеранин Иван Штром. Киевские немцы давно подумывали о постройке фундаментальной церкви и даже собрали деньги при активном участии жены ректора университета Святого Владимира — Рудольфа Траутфеттера. Узнав о приезде в Киев архитектора-единоверца, община обратилась к нему за помощью. Штром, который к тому времени успел построить в Киеве кадетский корпус, отказался от гонорара и довольно быстро предоставил общине готовый проект. Осуществил строительство, а также разработал декор внутреннего помещения еще один немец Павел Шлейфер.
Современное здание молельни было заложено 19 июля 1855 года, а освящено 4 августа 1857 г. Н. Закревский в «Описании Киева» (1868 г.) писал: «Готического стиля кирха отличается изяществом, особенной светлостью и тем важным удобством, что в ней слова проповедника могут разноситься в самые ее отдаленные уголки очень звучно и отчетливо».