De Grote Kerk staat al een paar eeuwen op dezelfde plek aan de Delftse Schie. Het huidige gebouw is gebouwd na de brand in 1899 die de toenmalige kerk geheel verwoestte. In 1901 werd de opnieuw gebouwde kerk in gebruik genomen.
Delen van het afgebrande kerkgebouw stamden nog uit de Middeleeuwen, zoals een driebeukig schip uit de 15e eeuw.

Het interieur van de kerk bevatte verschillende fraaie elementen die er In de Gouden Eeuw aan waren toegevoegd: gebrandschilderde ramen, grote koperen kronen en monumentale banken. 
  


Bijna niets daarvan heeft de brand van 1899 overleefd. Eén van de weinige overblijfselen, een sierlijke 17e eeuwse koperen slang, dient nu als draagarm voor het doopbekken uit 1708.

De architect, B. Hooykaas, heeft bewust gestreefd naar openheid en ruimtelijkheid in het gebouw.  De kerkzaal is hoog en breed, een enorme ruimte. Grote glas-in-loodramen laten het daglicht hoog invallen. 


Rijksmonument
Het kerkgebouw is een rijksmonument. Dat heeft het gebouw onder meer te danken aan de mooi afgewerkte teakhouten kerkenraadsbanken (ook ontworpen door Hooykaas). Aan het interieur mag dan ook niets veranderd worden, net als aan de buitenkant. Ook het oude hek rondom de kerk is monumentaal. 
De kansel of preekstoel, nu nog maar zelden gebruikt, is een belangrijke blikvanger in de kerkzaal. Achter de preekstoel zien we het orgelfront op de galerij. De front is ontworpen door de architect in samenwerking met de orgelbouwer. Het orgel bevat 1329 pijpen. Hiervan zien we er ongeveer 30. Het orgel wordt elektrisch aangedreven, vermoedelijk vanaf de jaren ‘30. Daarvoor werd het orgel aangedreven door een orgeltrapper, een persoon die door het intrappen van pedalen zorgde voor de wind in het orgel. 

Toren heeft andere eigenaar
De toren van de kerk is niet het bezit van de kerkelijke gemeente, maar van de burgerlijke gemeente Rotterdam. De gemeente beheert diverse torens, een situatie die ontstaan is in de tijd van Napoleon. Toen in 1992/1993 een zeer grondige restauratie plaatsvond van de torenspits was dit in opdracht van Gemeentewerken Rotterdam. 
De oorspronkelijke kerkklokken die in 1901 in de toren kwamen te hangen werden in december 1942 op last van Duitse bezetters weggehaald. Maar in 1946 hingen er alweer nieuwe klokken, vervaardigd door Van Bergen te Heiligerlee. De kleine klok weegt 675 kg en de grote 1100 kg. Beide klokken moesten tot ca. 1960 met de hand worden geluid. Sindsdien gaat het luiden elektrisch, tegenwoordig ook met een tijdklok.

In de Grote Kerk Overschie liggen folders met uitgebreidere informatie over de geschiedenis van het kerkgebouw.