Kyrkan ritades av arkitekten Gustaf Hermansson efter en arkitekttävling 1899 och uppfördes i rhenländsk övergångsromantik. Bygget inleddes år 1902 på den högsta punkten av Vita bergen, 46 meter över havet. Grundstenen lades den 15 maj 1903 av kung Oscar II. Fyra år senare invigdes kyrkan, som är uppkallad efter Oscar II:s gemål drottning Sofia. Den hade då helt och hållet bekostats av Katarina församling, utan extra skatter, främst genom försäljning av mark till Stockholms stad till gator i området.