Между улицами Малая Лубянка и Милютинским переулком находится храм, который с момента своего открытия и до сегодняшнего дня остается действующим и является самым старым из сохранившихся католических храмов в Москве.

В XVIII веке земля, на которой стоит храм, принадлежала последовательно Тоевой, ее сестре княгине Несвицкой, секунд-ротмистру Лобкову, прокурорше Бахметьевой и частично Протасьевым. Французская община арендовала эту территорию и в 1791 году построила здесь деревянный храм в честь Святого Людовика, французского короля Людовика IX, который жил в XIII веке и погиб в крестовом походе, что, вероятно, и сделало его покровителем московских французов.

В 1806 году церковь выкупила землю, а в 1833 и 1836 годах возвела новый каменный храм по проекту архитектора Александра Жилярди. Здание в форме базилики с полуциркульной апсидой украшено шестиколонным тосканским портиком и небольшими колокольнями. Строительство было профинансировано за счет пожертвований прихожан и займа в 50 тысяч рублей, предоставленного русским правительством на льготных условиях. Храм был освящен 17 июня 1849 года, о чем свидетельствует мраморная доска в алтаре.

Одним из первых настоятелей был аббат Адриен Сюррюг, который имел значительное влияние на московскую аристократию, многие из которых приняли католичество в этом храме. В 1812 году, когда Наполеон захватил Москву, Сюррюг отказался встретиться с ним и спас храм от разграбления, выйдя к мародерам с распятием в руках.

В первые годы советской власти настоятелем был француз Жан-Мари Видаль, которого вынудили покинуть страну после нескольких месяцев в тюрьме. Службы продолжались благодаря священникам из соседней церкви Св. Петра и Павла.

В 1925 году иезуит Мишель д’Эрбиньи прибыл в Москву с тайной миссией Ватикана провести епископскую хиротонию для возрождения католической иерархии в стране. Первым епископом стал Пий Эжен Невё, прибывший с юга России.

С 1938 года храм Св. Людовика оставался единственным действующим католическим храмом в Москве, а его настоятель, американец отец Леопольд Браун, был единственным католическим священником.

Сегодня богослужения проводятся на многих языках, включая русский. Прихожанами являются московские поляки, литовцы и сотрудники посольств. При храме действует воскресная школа.

В 2017 и 2018 годах проводились ремонтно-реставрационные работы, в ходе которых были обновлены кресты и подкрестные яблоки, белокаменная и кирпичная кладка, декоративные штукатурные элементы и воссоздан штукатурный слой на фасадах. Также были отремонтированы кровля, водостоки и подоконные отливы, а интерьеры отреставрированы.

В 2018 году церковь Святого Людовика стала лауреатом конкурса "Московская реставрация" в номинациях за лучшую организацию ремонтно-реставрационных работ, лучший проект реставрации и приспособления, а также за высокое качество работ.