Церковь расположена на склоне высокого холма, где, как гласит предание, странствующий христианский проповедник Андрей выступал со своими проповедями. В память об этой легенде князь Всеволод в 1086 году основал монастырь. Затем возвели деревянную церковь. Время уничтожало одну постройку за другой, столь непрочны были строительные материалы.
Потом на этом месте устроили земляное укрепление. В XVIII веке на этом месте намечалось возвести каменную церковь.
Разработать проект было поручено Ф. Б. Растрелли. Проект был готов, но Растрелли не приступал к строительству. Возможно, он был очень занят, а может, не хотел находиться вдали от дома. Так или иначе, проект пролежал несколько лет, и только в 1748 году начали строительство церкви.
Возвести Андреевскую церковь по проекту Растрелли поручили известному московскому архитектору Ивану Федоровичу Мичурину (1700 — 1763), который вложил весь свой опыт и знания в сооружение этой церкви.
При рытье котлована для фундамента выяснилось, что проект был составлен наспех. Растрелли не провел обследование грунтов. Многочисленные родники — грунтовые воды и насыпной грунт сделали свое дело: земля начала сползать вниз. Тут раскрылся талант И. Ф. Мичурина как инженера. Пришлось рыть котлован до тех грунтов, которые были в состоянии выдержать здание церкви.
Высота фундамента равнялась высоте Андреевской церкви — 40 метрам. Возводимый фундамент Мичурин приспособил под жилой дом для нужд церкви. На толстых стенах фундамента-дома с троились стены церкви, а перекрытие второго, последнего этажа служило площадкой для будущей церкви. Успешно преодолев все трудности, Мичурин в 1752 году закончил строительство храма.
На сорок с лишним метров вознесся над древним городом православный крест.
В плане храм представляет собой крест. Восточная и западная стороны креста вытянуты: восточная — закругленная с апсидой, западная — прямоугольная, для притвора (помещения перед входом в церковь).
Каждая сторона церкви завершается полукруглым фронтоном с картушем на тимпане.
В углах креста стоят три пары колонн. Эти угловые шесть колонн принимают нагрузку от боковых башен. Башни составлены из колонн, образующих в плане крест. Венчают башни небольшие грушевидные главки. Башни-главки отстоят от главного купола по диагонали и тем самым четко подчеркивают пятиглавие, традиционное для русских церквей.
Центральный конический купол покоится на барабане высотой 10 метров, диаметром 13 метров. Стены барабана прорезаны восемью полуциркульными окнами, с лепными наличниками. Простенки обработаны двумя парами пилястр. Купол прорезан восемью люкарнами, окаймленными парадными рамами с головками ангелов. Купол венчает большая видная глава.
Внутреннее убранство Андреевской церкви можно сравнить с дворцовым парадным залом. Иконостас трехъярусный, как и иконостасы церквей Петергофского и Екатерининского дворцов, по высоте он достигает центрального купола. Иконостас декорирован карнизами, пилястрами и золоченой резьбой, иконы обрамлены резными фигурками ангелов.
Андреевская церковь стала одним из лучших сооружений, выполненных по проекту Растрелли.
