教堂始建于1867年，由法国遣使会传教士主持修建，后因历史变迁多次损毁与重建。其建筑风格为哥特式，主立面矗立着两座尖顶钟楼，顶端装饰着十字架，尽显庄严神圣。教堂内部以彩色玻璃窗和尖顶拱券为主要特色，阳光透过彩窗洒入，在地面形成斑斓的光影，营造出宁静肃穆的宗教氛围。
作为天主教北京教区的重要教堂，西直门天主教堂至今仍承担着宗教活动职能，每周日举行弥撒，吸引众多信徒参与。教堂内保存有19世纪的宗教文物，包括祭坛、圣像和管风琴，这些文物见证了北京天主教的发展历程。
2001年，教堂被列为北京市级文物保护单位，受到严格的保护与修缮。如今，它不仅是信徒的精神家园，也向公众开放，成为了北京宗教历史和建筑艺术的窗口。游客可在规定时间内参观，感受百年建筑的魅力与宗教文化的传承。
西直门天主教堂历经沧桑却依旧屹立，它既是北京近代宗教史的实物见证，也是哥特式建筑在东方城市的独特呈现，为古都北京增添了多元的文化色彩。