I århundrederne efter Reformationen var Vartov Hospital Københavns største stiftelse. Vartov var oprindelig oprettet i ca. 1296 og flyttede i 1665 til Farvergade, hvor de nuværende bygninger opførtes til stiftelsen i årene 1724‑55.
Plejestiftelsens første bygninger blev opført 1724‑25 lige inden for det gamle Vestervold. Her var der fra begyndelsen en kirkesal, hvor de indlagte kunne følge gudstjenesten fra deres senge. I 1755 blev der i stedet tilføjet den nuværende kirke, der er et højloftet rektangulært rum med store vinduer på langsiderne mod gård og gade og pulpiturer på de tre sider. På den fjerde side findes et såkaldt prædikestolsalter, hvor stolen er anbragt over alteret med et nadvermaleri af Hendrik Krock. Døbefonten af den norske billedhugger C. Borch blev skænket i 1858 af N.F.S. Grundtvig. I gården, hvor kirkens klokker hænger i en stabel, er også en statue af den knælende Grundtvig, udført af Niels Skovgaard i 1932.
Vartov var ramme om N.F.S. Grundtvigs virke som præst. Fra 1839 og til sin død i 1872 var Grundtvig præst i kirken ved Vartov Hospital, hvor hans forkyndelse tiltrak en stor menighed udefra. Grundtvig skrev utallige salmer til menigheden i Vartov, hvor salmesangen blev et særkende. Vartov var grundtvigianernes primære mødested og bevægelsen vakte herfra Danmark med ideen om den levende menighed og kirkelig frihed.
