Чесменская церковь — одно из редких в архитектуре Санкт-Петербурга псевдоготических сооружений — построена по проекту архитектора Ю. М. Фельтена в 1777–1780 годах. Отделка фасадов здания отличается своеобразием и произвольной трактовкой готических мотивов. Поверхность стен, обработанных узкими вертикальными тягами и лепными стрельчатыми арочками, прорезают высокие стрельчатые окна.
Стены завершают низкий парапет и характерные для готики остроконечные башенки — пиннакли. Аналогичные башенки декорируют стены барабанов центрального и четырех малых куполов церкви. Острые готические шпили, увенчивавшие купола, не сохранились. Своеобразна композиция плана, решенного в виде «четырехлистника». К центральному объему примыкают четыре закругленных в плане помещения. Перекрывающие их своды частично сохранили псевдоготическую лепную обработку. Создание трех аналогичных сооружений по одному проекту, одного — в столице и двух других – в провинции, свидетельствует о высокой оценке авторского замысла современниками.
На прилегающей к церкви территории существует небольшое кладбище, где хоронили ветеранов русской армии, доживавших свой век в инвалидном доме, находившемся в Чесменском дворце. В годы Великой Отечественной войны здесь хоронили воинов Советской Армии, защитников Ленинграда.