W pierwotnej bryle wybudowanej w latach 1826-1828 był podobny do budynku łódzkiego magistratu stojącego po przeciwległej stronie ul. Piotrkowskiej. Autorem projektu był Bonifacy Witkowski. Kościół był niewielki, w stylu neorenesansowym. Z czasem przestał wystarczać społeczności ewangelickiej i zaczęto myśleć o jego rozbudowie. W latach 80. XIX w. podjęto początkowo decyzję o rozbudowie kościoła, lecz ze względu na brak możliwości zaspokojenia potrzeb społeczności ewangelickiej w Łodzi, która w międzyczasie uległa znacznemu wzbogaceniu, świątynia została w latach 1889–1892 całkowicie przebudowana według projektu Ottona Gehliga i Hilarego Majewskiego. Do kamienia węgielnego wmurowanego podczas przebudowy 7 sierpnia 1889 roku dołączono spisany dzień wcześniej protokół o treści:
Główny dzwon odlany został w 1893 roku w Warszawie przez Odlewnię dzwonów A. Zwoliński i S. Czerniewicz w Pustelniku.
W 1945 roku świątynia została, za przyzwoleniem władzy komunistycznej, przejęta przez Kościół katolicki. Powstała przy niej parafia rzymskokatolicka pod wezwaniem Zesłania Ducha Świętego. Ponadto kościół stał się kościołem garnizonowym. Jako świątynia rzymskokatolicka poświęcony został 1 I 1945 r. przez ks.