Kirken i De Gamles By ligger for enden af hovedalléen i området. Den er tegnet af arkitekt Vilhelm Petersen og stod færdig i 1892.
Det er en kompakt, ottekantet bygning med fire symmetriske sidebygninger, bygget i røde mursten på en sokkel af granit.

Kirken har fire høje, slanke vinduer med runde buer. Stilen er inspireret af hollandsk barok.
I midten af skifertaget stikker en mindre bygning op med kuppeltag og et lille lanterneformet spir med gyldent kors.

Indenfor har kirken et kuppelformet loft, der bæres af gråmalede søjler.
Næsten hele vejen rundt i det ottekantede rum løber et galleri på søjler af støbejern med ekstra siddepladser og orgel.

Orglet er fra Starup 1961 og har 10 stemmer.

På alteret er en bronzeafstøbning af en skulptur af Michelangelo, der viser Jomfru Maria siddende med den døde Jesus.
Den står smukt under en høj, lyseblå hvælving bag alteret. Skulpturen er en gave fra Ny Carlsberg Glyptotek i 1924.
Den kaldes Pietá, medlidenhed, og originalen i marmor har sin plads i Peterskirken i Rom.
Altertæppet er syet af tre beboere fra De Gamles By i 1962. De var i gennemsnit 84 år, da de lavede tæppet.

Prædikestolen og alterbordet er tegnet af arkitekt Gorm Kristensen.
Døbefonten fra 1942 er af grønlandsk marmor og tegnet af stadsarkitekt Poul Holsøe.
Både dåbsfad og dåbskande er af tin og fra henholdsvis 1739 og 1850.

Altersølvet er gammelt og var tidligere i brug i Almindelig Hospital.
Man ved, at Frederik 6.s datter Charlotte Amalie lod vinkanden udføre i 1747.