天主教在中国的传播可以追溯到唐朝，唐朝的景教记载于《资治通鉴》年“各州郡县，设庙，法流十方…寺满百城。山东作为重要的中原地区，是当时传教士传教的重要地区。明末，天主教再次传入中国，许多外国传教士到济南传教。
1937年，侵华日军侵占济南，损毁教会，迫害多名教友。抗日战争结束后，济南解放时，一颗炸弹落在大教堂院子里幸运的是，大厅没有受到太大的损坏。
1966年至1983年，文化大革命十年浩劫期间，洪家楼天主教堂停止了宗教活动。
一届三中全会后，国家实行宗教信仰自由政策1985年，政府拨出专项资金对教堂进行全面维修这座具有西方建筑特色的哥特式教堂焕然一新，被正式登记为宗教活动场所，供人们进行正常的宗教活动。
洪家楼教堂是一座双塔哥特式建筑。正面有两座单独的钟楼，塔尖高约60米，两座钟楼将中央教堂大厅的山墙夹在中间，呈现对称的空间效果。中门为正门，拱门雕刻精美。在教堂的后端，还有两座高约55米的宣礼塔前后四塔对应，别具风格。整个建筑垂直笔直、直冲云霄，象征着超越人间烦恼，升天的宗教思想。
教堂的中央大厅和中央塔楼是一体的，中央大厅四层，中央塔楼五层。
中厅一楼和中塔各有一个尖尖的拱形检票口中间的正门刻有花卉浮雕，两侧摆放有龙头雕像的壁龛门票用精美的砖雕雕刻而成。二楼有三个并列的尖拱形券窗，将竖向立面分成三部分，符合天主教“三位一体”的信条。中央大厅三楼有五个圆窗，在中央大厅山墙的四个角上有四个小圆窗围着中间的大圆窗大圆窗直径约10米，由16个花饰组成圆窗是轮窗的形状，这是早期哥特式建筑的特点。另一方面，两侧钟楼三楼开有一个大的尖角券窗。中央大厅四楼有五个大小相同的尖尖的假券窗，两侧钟楼四楼有一个尖尖的券形百叶窗。钟楼的第五层是一个高耸的八角形塔楼，两侧各有一个尖尖的拱形百叶窗。
屋顶由清水砖砌成，与白墙相交，为这座具有浓郁西方建筑特色的教堂增添了中国传统建筑的魅力。
洪家楼天主教堂采用大殿格局，两排高大的石柱将大堂分为三部分。中间是中殿，大概7.97米，作为教堂的主体，信徒在此举行宗教仪式。两侧为侧廊。在中殿的天花板和长廊的天花板之间的高度差处有六个尖角的拱形窗户，用于采光。大量的光线会透过高彩窗照射进来，光线充足。
横殿位于中堂与祭坛连接处的左右两侧，与中堂的高度一致。在宗教教义中，祭坛半圆形的内室常被视为耶稣的头部，两侧的横厅被视为钉着的手臂，中央的大厅被视为身体。所以横厅比中厅短。横向大厅分别设有圣母玛利亚和耶稣的养父约瑟的祭坛，与祭坛形成一体“品”字形。横厅的石栏杆上装饰着中国传统的花卉图案，立柱连接的墙壁上也雕刻着竹子和传统的绑匪图案，具有中国传统的装饰风格。
祭坛位于大厅中轴线的尽头，教堂的最东端它是一个半圆形的房间，只有宗教人员才能进入。两边有唱诗班的座位，是诗人和牧师以及贵宾举行宗教仪式时使用的。
半圆形的房间下面是一个祭坛，和祭坛有台阶之隔祭坛上是一个祭坛，上面有耶稣的圣餐和天主教的圣十字。祭坛后面有五个祭祀室，用来存放法衣或祭祀用具。
花窗是哥特式教堂的建筑特色之一教堂的墙壁不作为承重结构，所以大面积的彩色玻璃窗代替了墙壁。
洪家楼天主教堂充分利用花窗作为装饰，有尖拱形窗、四中心优惠券窗口和中心窗口。它不仅具有功能性，还具有装饰性，使教堂充满采光和光线，给人以梦幻般的感觉。
教堂正门上方的玫瑰窗灵感来自花瓣和轮辐四个小圆窗围着一个大圆窗，四周雕有边框，象征命运的沉浮，极具观赏性。祭坛上有哥特式的花式窗棂，仿佛是向外延伸的植物叶藤，镶嵌着彩色玻璃，是教堂重要的装饰艺术。
绘画是洪家楼教堂中应用最广泛的装饰手法绚丽的色彩和独特的绘画具有独特的艺术性。洪家楼教堂的绘画主要集中在拱顶、在拱廊和窗户拱门优惠券上。
拱顶大多绘有艳丽的花卉图案，四周藤蔓环绕，构图非常漂亮、饱满。阳光透过窗户，产生强烈的光线和色彩效果。画廊主要是用红色粉刷的、绿、蓝色为主色调，常采用马蹄形装饰图案，使构图在视觉上和谐美观。窗拱券上的彩绘装饰主要分布在侧厅墙上的透视窗上和教堂上部的侧高窗上。透视窗采用蓝、绿、白色三色装饰，会点、线、三种元素的结合，与梦幻般的顶拱画相比，凸显了它的精致。侧高窗以黄底碎花装饰，与横拱票的彩绘装饰相呼应。
1905年，洪家楼天主教堂建成。1985年4月，政府拨出专款，用于教堂的六个十字架、96座石雕宝塔和地板、壁画、圣像、祭台、灯具、跪凳已经完全修复。
1995年，山东省人民政府宣布成立洪家楼天主教堂美国政府作为“省级文物保护单位”
2006年，洪家楼天主教堂被国务院列为第六批全国重点文物保护单位。
2021年洪家楼天主教堂入选《济南市第一批传统地名保护名录》。
2000年，洪家楼天主教堂被评为山东省优秀建筑。
2001年，在全国播出的第一部建筑文化专题片《中华民族百年建筑精典》中，洪家楼天主教堂被评为全国26位著名院士之一“100座现代经典建筑”之一。