因位于北京城北而称北堂。北堂最初的原址是三海的中海西畔（相当今北京图书馆的斜对面）名蚕池口，为清康熙皇帝酬谢传教士的赐地。因康熙偶患疟疾，服用耶稣会传教士洪若翰（1643－1710）和刘应（1665－1737）进奉的西药，一服即愈，遂赠此为谢。传教士即在地建堂一所，康熙帝并亲撰匾额“万有真原”及长联，但现已不存在，现堂内所悬横匾并非原物。经过四年圣堂于1703年建成，命为求世主堂。
1773年，耶稣会被解散。遣使会接管此堂。
1827年，清道光七年，帝降旨将北堂没收，后又被拆除。至此，一百三十五年的大堂毁于一旦。
1860年，咸丰十年，清政府将该地发还给教会，六年后建成一座长五十米，宽二十一点三米的大堂。1887年清廷为扩展宫廷范围，将大堂迁至现在的西什库，在新址上另建有主教公署、修道院、育婴堂等。1900年，义和团时遭到严重破坏。1901年修复。既有典型的哥特式建筑风格，又有中国皇家园林的特点。
1985年，政府宣布将北堂归还教会。
而从1860年北堂就成为主教座堂。第一个来北堂的主教就是孟振生主教（1807－1868），在北堂前后百余年，共有八位主教，四位辅理，均为外籍神职。
1946年，第一位华籍枢机主教田耕莘于此设立公署。