En renæssancekirke fra Christian IVs tid, første halvdel af 1600-tallet. Men kernen var oprindelig Holmens ankersmedje, opført i 1563 af den hollandske bygmester Peter de Duncker. Renæssancegavlen ud mod kanalen (andet billede) stammer fra den tid som del af et tårn, bag ved hvilket smedjen strakte sig. Smedjen blev omdannet til kirke for søværnet i 1617-19 på foranledning af Christian IV. Med en større udvidelse i 1641-43 blev tårnet inddraget i kirken som kor, og korsarme tilføjet med gavle i samme stil. Det kobbertækkede lanternespir stammer også fra den tid. De tre høje blændinger i vestgavlen var vinduer indtil 1661, da altertavlen blev opsat (se nederst). Sakristiet eller Store Skriftestol til venstre er fra 1870erne (nybarok), da kirken blev restaureret. Det lange gravkapel til højre (Store Kapelsal) er fra 1704-6 (barok), tegnet af hofarkitekten Johan Conrad Ernst.

Østgavlen til venstre, sydgavlen til højre. Hovedindgangen i østgavlen er den gamle kongeportal fra Roskilde domkirke, der blev opsat her i 1872. Den bærer årstallet 1635 og Christian IVs monogram.
Kirken har været pudset og bemalet siden udvidelsen i 1640erne på grund af de mange forskellige materialer, den nu bestod af. I 1872 blev murene pudset med rød cement. Når man kigger nærmere på det, kan man se at det er bemalet som røde og gule mursten.

Interiøret er udført hovedsageligt i bruskbarokkens ornamentale stil, der herskede omkring 1630-60. Loftets stukkatur på det fladbuede tøndehvælv stammer fra 1640erne, med nogle få ændringer. Pulpituret hele kirken rundt stammer fra restaureringen i 1872. Kirkeskibet er en model fra 1904 af Niels Juels admiralsskib, ifølge en tegning af 1697.

Prædikestolen og altertavlen er udført af Abel Schrøder i 1661. På prædikestolen, bibelhistoriske motiver flankeret af apostlene. På altertavlen, motiver fra nadveren, korsfæstelsen (flankeret af evangelisterne), opstandelsen og dommedag.