Император Николай II в 1898 году разрешил французской общине Санкт-Петербурга построить храм и содержать его на свои средства. Костел был задуман архитекторами в южно-французском романском стиле, хотя фасад, отделанный колотым гранитом, перекликается с прекрасными образцами северного модерна и выделяется своим необычным видом среди католических храмов России.

Церковь выстроена из камня, который был использован при строительстве Троицкого моста и предоставлен фирмой «Батиньоль». По этой причине Л.Н. Бенуа изменил первоначальный проект и предложил сделать один свод взамен трехнефной базилики. Внутренний вид храмового свода удивляет своей легкостью и изяществом.

В часовне храма находится скульптура Божьей матери, привезенная из Лурда. Особую таинственность придает синяя подсветка в часовне, символизирующая звездную ночь, в которую явилась Дева Мария девочке Бернадетте Сибуру.

Внутреннее убранство составляют мозаичные витражи на библейские сюжеты, мраморные барельефы «14 стояний крестного пути Иисуса Христа», мраморный бюст Иисуса Христа. Примечателен тот факт, что в костеле располагается орган в неоготическом стиле на 20 регистров. Помимо богослужений, здесь также проводят органные концерты.