Kościół został wzniesiony  wg projektu architekta Schönhalsa (z Departamentu Budownictwa Ministerstwa Wojny w Berlinie) pośrodku placu św. Katarzyny, będącego centralną częścią wytyczonej w końcu XIX w. - za czasów zaboru pruskiego - wojskowej dzielnicy Wilhelmstadt. Jest to neogotycki, jednonawowy kościół z transeptem o sklepieniu gwieździstym, który tradycją i wezwaniem nawiązuje do średniowiecznej kaplicy św. Katarzyny, którą Rada Nowego Miasta ufundowała w tym miejscu około 1360 r., a którą rozebrano w 1814 r.

Pierwotnie ewangelicki, obecnie rzymskokatolicki, do 1920 roku był kościołem garnizonowym Armii Pruskiej, a następnie Wojska Polskiego. W świątyni znajdują się 35-głosowe organy z czasów budowy, a także rzeźby wykonane przez artystę Ignacego Zelka w latach 1924 i 1930. Ten sam rzeźbiarz jest autorem ołtarza polowego umieszczonego od zewnątrz od strony północnej. Wystrój malarski wykonał Kazimierz Mitera w 1929 roku. Dzięki podjętym pracom remontowo-konserwatorskim wyremontowany został dach świątyni, wieża, cztery tarcze zegarowe, a także elewacja południowa.

Charakterystycznym elementem budowli jest najwyższa w Toruniu wieża o wysokości 86 m.

Kościół w 1981 roku  został wpisany do rejestru zabytków. 15 sierpnia 2007 roku przed kościołem odsłonięto figurę Matki Boskiej Królowej Korony Polskiej.

Zwiedzanie zabytku jest ograniczone, ale obiekt dostępny jest podczas nabożeństw, które odbywają się
- w niedziele i święta o godzinie: 9.00, 10.30, 12.00 i 17.00,
- w dni powszednie o godz. 17.00.