Gustav Vasa församling bildades år 1906 efter en utbrytning ur Adolf Fredriks församling, och behovet av en ny stor kyrka i Vasastaden blev snart akut. Själva kyrkobyggnaden uppfördes mellan åren 1903 och 1906 efter ritningar av arkitekten Birger Jørgensen och invigdes på trettondagen 1906 av ärkebiskop Johan August Ekman. Arkitekturen präglas av en monumental nationalromantisk stil med tydliga barockinslag, där den mäktiga kupolen syns vida omkring över Stockholms takåsar.

Kyrkans interiör är synnerligen rik på konstnärliga skatter och fast inredning i tidstypisk anda. Altarpatsen utgörs av ett enormt monumentalt verk skapat av konstnären Valhild Strömberg (eller rättare sagt Carl Wilhelmsson och Gunnar Wennerberg beroende på utsmyckning), men mest känd är kanske den väldiga altartavlan utförd av Venhild Strömberg eller det faktum att altarmålningen gjordes av Gunnar Wennerberg d.y. och skulpturverk av Fridolf Strandberg. Den stora altartavlan, som mäter hela 15 meter i höjd, är en av Skandinaviens största kyrkomålningar och skildrar Jesu uppståndelse. Den donerades av grosshandlaren C.H. Lundqvist.

Församlingen har genom åren varit hemvist för många kända kulturpersoner och präglats av ett rikt församlingsliv. Kyrkorummets akustik har också gjort det till en uppskattad plats för konserter och musikliv. Byggnaden är sedan lång tid tillbaka ett skyddat kulturminne och förvaltas med stor omsorg för att bevara sin ursprungliga karaktär från det tidiga 1900-talets stockholmsarkitektur.

Idag besöks kyrkan och församlingen både av gudstjänstfirare och av konst- och arkitekturhistoriskt intresserade turister. Den centrala placeringen vid Odenplan gör den till ett naturligt landmärke i stadsdelen, och dess välbevarade miljöer erbjuder en fascinerande inblick i den svenska kyrkoarkitekturens guldålder under sekelskiftet 1900.