Церковь Трёх Святителей была заложена на 6-й линии Васильевского острова 2 июля 1740 года, по проекту архитектора Джузеппе Трезини. Это одна из самых старых каменных церквей Санкт-Петербурга. Изначально она принадлежала находящемуся рядом Андреевскому собору. Он тогда ещё был деревянным, требовалось тёплое помещение для зимних служб. Восточная часть построенного храма венчалась куполом со шпилем, над трапезной была установлена колокольня также с куполом и шпилем. Церковь была освящёна в 1760 году во имя Трёх Святителей Вселенских: Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоуста.
В 1916 году, когда в Санкт-Петербурге грузинская диаспора насчитывала около 6 000 человек, церковь была отдана грузинскому приходу. Здесь впервые в Санкт-Петербурге прошли богослужения на грузинском языке. Кроме того, при церкви хоронили знатных грузин. До сих пор на стене сохранена надпись на грузинском и русском языках: "На сем месте погребена грузинского полку господина майора князя Эдишера Потальевича Амилахвари супруга его Гука Нодаровна, которой от рождения 37 лет, а преставилась в нынешнем 1745 г. месяца марта 28 числа". После революции приход был закрыт и в здании разместили трикотажную фабрику.
В 2000-х годах проводилась реставрация здания.