Un premier édifice, construit par l’architecte Lebert au 45 avenue de la Grande-Armée, fut confié au pasteur Eugène Bersier et inauguré le 15 septembre 1868. Alors qu’il était devenu rapidement trop petit, des pourparlers aboutirent à l’achat d’un terrain au 54 de la même avenue ; l’architecte suédois, W. Hansen, se chargea des plans d’une nouvelle construction de style néo-gothique.

En raison d’une interruption de travaux pendant la guerre de 1870, le temple actuel de l’Étoile ne fut inauguré que le 29 novembre 1874, puis rattaché en 1877 au culte réformé évangélique et en 1882 à la paroisse des Batignolles.

Proche de l’architecture anglicane, il conserve de nombreuses verrières ornementales, de facture anonyme ; dans les fausses fenêtres ménagées entre les baies de la nef, aux motifs fixés sous verre, les textes bibliques sont surmontés de médaillons ornés de rinceaux et de filets colorés. Dans la chapelle indépendante située dans les mêmes locaux, on a remployé quatre verrières ornementales provenant de la chapelle construite par Lebert.