På Adolf Fredriks kyrkas plats låg tidigare ett träkapell, S:t Olof. Det uppfördes 1674 på en äldre begravningsplats. Adolf Fredriks kyrka ritades av arkitekten Carl Fredrik Adelcrantz och byggdes 1768-1774. Namnet fick den efter kung Adolf Fredrik, som lade grundstenen. Kyrkan har formen av ett grekiskt kors med förlängda armar mot öster och väster. Den är uppförd i nyklassicistisk anda med inslag av rokoko. Interiören präglas av väggarnas kopplade pilasterställningar som bär en löpande kraftig taklist runt rummet. Fönstren är rundbågade och korsarmarna övertäcks av relativt flacka tunnvalv. Över korsmitten svävar en kupol.
Exteriören är nästan orörd sedan 1700-talet. Interiören har däremot undergått flera förändringar, framför allt på 1890- och 1950-talen. Altaret och predikstolen härstammar dock från kyrkans äldsta tid.