Plány kostela v
Karlíně zhotovil profesor stavitelství ve Vídni, architekt
Karl Rösner, mnohé podrobnosti v nich ale změnil pražský
architekt Vojtěch Ignác Ullmann (1822–1897), pod jehož vedením stavbu prováděli stavitel Jan Bělský a kamenický mistr Karel Svoboda. Samotná stavba chrámu byla dokončena roku 1863.
Obě
vysoké věže, které tvoří nepřehlédnutelnou dominantu pražského panorama, dosahují výše přes 78 m. Ve své době byl kostel
největší stavbou v Praze a jejích předměstích. V levé věži visí dva zvony, největší
ocelový zvon sv. Rocha, darovaný z Německa roku 1892 o průměru 123 cm a zvon o průměru 108,5 cm ulitý Mikolášem Löwem. V pravé věži je umíráček o průměru 46,5 cm ulitý Karlem Bellmannem roku 1851.
Věžní hodiny byly zhotoveny roku 1868 nákladem továrníka Daňka hodinářem Janem Holubem.
Vnitřek chrámu rozděluje
deset ozdobných pilířů na tři lodi, z nichž nejvyšší hlavní loď je osvětlena 14 polokruhovými okny, opatřenými
románskou kružbou. Podlaha je dlážděna havelskou žulou a byla pořízena sbírkou, učiněnou
hrabětem Janem Harrachem. Jeho nákladem byly zhotoveny též čtyři dobové zpovědnice s bohatou románskou výzdobou, umístěné po dvou v bočních lodích.
Malířská a sochařská výzdoba chrámu byla prováděna až do
konce 19. století a podíleli se na ní přední výtvarní umělci, spojující několik generací. Severní průčelí vyniká bohatou ornamentikou. Pod růžicovým kůrním oknem je umístěno
jedenáct soch,
Kristus a
deset českých patronů od Čeňka Vodníka z roku 1913. Nad hlavními vraty uprostřed je postava Ježíše Krista a jemu po obou stranách
klečí slovanští apoštolové Cyril a Metoděj.
Z historie kostela: v roce 1849, kdy počet zdejších obyvatel činil již 12 tisíc, neměl Karlín svoji duchovní správu, protože do roku 1851 spadal pod olšanskou farnost.
Karlínští stále toužili po vlastním, důstojném chrámu a o to, že se ho v nejbližších letech dočkali, se nejvíce zasloužila Jednota katolická v Praze, zvláště
hrabě Otakar Černín a svatovítský kanovník Jan Valerián Jirsík. Po úředním schválení stavby začaly
sbírky po celé zemi. Přispěli do nich mimo jiné
císař Ferdinand Dobrotivý a jeho choť Marie Anna, ovdovělá
císařovna Karolina Augusta (manželka Františka I.), podle níž je pojmenován Karlín – Karolinenthal. Po sehnání peněz zakoupila karlínská obec v ceně 25 tisíc zlatých staveniště a okolní pozemky, které byly 9. března 1854 (tehdejší den sv. Cyrila a Metoděje)
arcibiskupem Bedřichem ze Schwarzenbergu vysvěceny.
Základní kámen ke stavbě byl položen
dne 10. června 1854 za účasti císaře Františka Josefa I. a jeho choti
císařovny Alžběty (zvané též Sisi). Za devět let byl chrám dostavěn a 18. října 1863, při příležitosti milénia příchodu slovanských věrozvěstů na Moravu, slavnostně vysvěcen.