История возникновения в Санкт-Петербурге храма Божией Матери Лурдской берёт своё начало с обустройства в 1891 г. в церкви св. Екатерины Александрийской усилиями французов-католиков, бывших в то время частью многонациональной общины ц. св. Екатерины, небольшой часовни в честь Девы Марии Непорочного Зачатия. Главной святыней часовни являлась небольшая статуя Девы Марии, привезённая из Лурда. Культ Девы Марии Лурдской, основанием которому стали провозглашение в 1854 г. догмата о Непорочном Зачатии Богородицы и явления Божией Матери в Лурде в 1858 г., был к тому времени уже широко распространён во всей Католической Церкви.
Проект каменного здания церкви Божией Матери был заказан французской общиной у архитектора Леонтия Николаевича Бенуа (1856-1928), сына известного петербургского зодчего, архитектора Высочайшего двора (с 1859 г.), академика Николая Леонтьевича Бенуа (1813-1898), который долгое время был синдиком французской католической общины Санкт-Петербурга. Первоначальный план, составленный к 1902 г., предусматривал строительство трёхнефной базилики в романском стиле с использованием элементов северного модерна.
Несмотря на все усилия французской общины, средств для ведения строительства постоянно не хватало. Это обстоятельство стало главной причиной приостановки работ по возведению храма и переработке архитектурного проекта. Новый вариант был разработан Л. Н. Бенуа в соавторстве с Марьяном Марьяновичем Перетятковичем (1872-1916), который изменил проект в сторону его удешевения.
С храмом в Ковенском переулке связан целый ряд важных событий, как из истории католической общины Петербурга, так и всей католической Церкви в России. Долгие годы именно он был единственным в городе и одним из двух на территории России действующим католическим храмом.
С середины 1990-х гг. в храме пребывали несколько чтимых католиками всего мира святынь: статуя Девы Марии Фатимской, привезенная из Португалии (6-7.11.1997 г.), ковчег с нетленными мощами св. Терезы из Лизьё (Франция) (5-8.03.1998 г.), икона Божией Матери «Престол Мудрости» (Греция) (апрель 2004 г.).