Kostel byl postaven v letech 1888–1892 podle plánů architekta Josefa Mockera. Na jeho ozdobě se podíleli slavní umělci té doby, jako např. sochaři Josef Václav Myslbek, Antonín Procházka nebo malíři Josef Čapek či František Ženíšek. Do chrámu byly uloženy ostatky sv.Ludmily a sv.Václava. Od roku 1974 byl kostel nejdříve kvůli výstavbě metra a později kvůli rekonstrukci na dlouhou dobu uzavřen. Slavnostní bohoslužbou, vedenou kardinálem Miloslavem Vlkem, v roce 1992 byla stavba znovu otevřena.
Kostel sv.Ludmily je cihlová trojlodní bazilika s příčnou lodí ve tvaru kříže. Její dvě štíhlé šedesátimetrové věže tvoří dominantu nejen náměstí Míru, ale celé Jugoslávské ulice. Každá z věží má 2 zvony. Interiér chrámu vyniká barevností, způsobenou především svými barevnými vitrážemi, a oplývá bohatou malířskou a sochařskou výzdobou.