Храм Трех Святителей Вселенских на Васильевском Острове был заложен 2 июля 1740 года как теплый (зимний) храм при Андреевском соборе, который в то время был деревянным и не отапливался. Строительство велось по проекту архитектора Карло-Джузеппе Трезини на средства прихожан, испытывавших неудобства от отсутствия отапливаемого помещения для богослужений в холодное время года. В 1743 году из-за недостатка средств работы приостановились, но по указу императрицы Елизаветы Петровны строительство возобновилось, и в 1745 году в храме начались богослужения. Полное освящение церкви состоялось 17 сентября 1760 года.
Храм был освящен во имя трех Вселенских Святителей — Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоуста. В 1761 году на хорах был освящен Благовещенский придел, для которого использовали иконостас из одноименного придела сгоревшего Андреевского собора. В 1827 году на хорах установили двухъярусный иконостас из домовой церкви генерал-майора А.Н. Титова, ранее находившийся в дворцовой церкви князя А.Д. Меншикова.
В 1916 году храм временно передали грузинскому православному приходу для богослужений на грузинском языке. В 1918 году приход закрылся, а в 1930 году храм был окончательно закрыт. Здание использовалось под трикотажную фабрику, гидротехническую лабораторию и производство Ленбытхима. В 1991 году храм возвращен Санкт-Петербургской епархии. После реставрации богослужения возобновились 12 февраля 1999 года.
Архитектура храма выполнена в стиле барокко. Здание однокупольное, с барочными наличниками и пилястрами. Внутри храм разделен мощными столбами, несущими коробовые и крестовые своды. На западной стене сохранилось мраморное надгробие с эпитафией на грузинском языке, установленное в 1745 году над погребением кахетинской княгини Г.Н. Амилахвари.
