Kyrkobygget påbörjades 1824 sedan den tidigare kyrkan, Holmkyrkan, som låg på Kyrkholmen (där Nationalmuseum nu ligger), hade brunnit ner i juni 1822. År 1833 stod kyrkan klar, sedan dess karakteristiska kupol färdigställts. Kyrkan invigdes dock inte förrän den 24 juli 1842[1], då tillkom lanterninen på kupolen. Kupoltaket har en invändig höjd av 30 meter.
Den 5 december 2001 avsakraliserades Skeppsholmskyrkan och blev en profan byggnad med möjligheter för konserter och annan kulturell verksamhet i sin fortsatta användning.
1702 levererades ett positiv till kyrkan av orgelbyggaren Carnaus änka. Orgeln skänktes av Hedvig Sofia av Sverige. 1704 stämdes och laggades orgeln av en orgelbyggare.[3][4] Den renoverades och stämdes 1739 av snickaren Eric German, Stockholm.[5] Den utökades till sex stämmor 1756 av Jonas Gren och Petter Stråhle, Stockholm.[6]
Den nuvarande orgeln är byggd 1930 av E A Setterquist & Son, Örebro och är pneumatisk. Fasaden är från 1873 års orgel. 1942 omdisponerades orgeln av samma firma.[7]
^Abrahamsson Hülpers, Abraham (1773). Historisk Afhandling om Musik och Instrumenter särdeles om Orgwerks Inrättningen i Allmänhet jemte Kort Beskrifning öfwer Orgwerken i Swerige. Västerås: Johan Laurentius Horrn. sid. 209. Libris2413220