L’église devint un lieu très fréquenté par des pèlerinages à l’origine de dons importants qui permirent de faire construire une nouvelle église en 1405 et d’y ajouter, en 1427, un cimetière et un cloître. Celui-ci est le seul vestige de cet ensemble qui subsiste aujourd’hui : il est aussi le seul cloître du Moyen-Âge encore visible à Paris.

En 1633, l’église fut prise en charge par les Carmes dits Carmes Billettes. Après de nombreuses tractations, l’église fut reconstruite de 1754 à 1758 avec une façade de style néoclassique et une nef avec deux étages de tribunes, d’après les plans de Mansart de Sagonne, petit-fils de Jules Hardouin Mansart.

A la Révolution, l’église et le couvent furent vendus à des particuliers. En 1808, Napoléon fit acquérir les bâtiments par la Ville de Paris pour les affecter au Consistoire de l’Église luthérienne.

L’aménagement intérieur date de l’Empire, puis du règne de Louis-Philippe. L’autel et le lutrin sont modernes. L’orgue du facteur Mülheisen de Strasbourg a été inauguré en 1983, comme en témoigne une plaque commémorative.

Les Billettes sont aujourd’hui un centre spirituel et culturel. La paroisse a rejoint l’Église protestante unie de France. Le culte luthérien est célébré le dimanche main et les vêpres le jeudi soir. L’acoustique de l’église est remarquable. Des concerts spirituels y sont régulièrement donnés. Une collection de tableaux provenant de dons est exposée dans la sacristie de l’église.

Le Centre culturel luthérien est installé dans l’immeuble voisin, au 22 rue des Archives. Ce Centre conserve les archives de l’ancien Consistoire luthérien de Paris et possède une bibliothèque de livres et documents. Il organise des conférences destinées à un large public sur des sujets variés. Il est également un lieu de formation pour les prédicateurs laïcs.

Des expositions sont fréquemment organisées dans les galeries du cloître médiéval.

Remarquons que les luthériens n’utilisent pas le mot temple pour désigner leurs églises.