沐恩堂原名慕尔堂，由美国基督教监理公会传教士李德创立。19世纪20年代教徒剧增，旧堂不敷使用，后来筹划募捐将原中西女塾（即现堂址）让给慕尔堂建造新堂。1929年开工，1931年落成，建成红砖结构的哥特式教堂，内有可容1000余人的礼堂及音乐室等。曾举办夜校及补习学校等社会文化事业。现教堂宗教活动正常，每逢复活节、圣诞节都举行宗教仪式。

教堂坐东朝西，占地面积为1347平方米，建筑面积为3138平方米，砖木混合结构。匈牙利籍建筑师邬达克担任建筑设计，邬将建筑平面和造型设计得自由组合，外墙以凹凸红砖相拼，体现了他设计的特性。建筑群正中为大堂，三跨空间，其中中央跨度特大，三面围有挑台，共设1000个座位。西南角有塔楼一座，毗邻有4层附屋和附属学校。外立面为深褐色面砖，墙角和窗框镶嵌隅石，显得古朴和神秘。教堂建成后，被当时称为“建筑雄伟，居全国各堂之首”。1936年有位美国教徒捐款，在塔楼顶部安装5米高的霓虹灯十字架，底座装了马达，可使闪亮的十字架四面转动，使教堂名气更大。1958年开始，黄浦区基督教各教派实行联合礼拜，定名“沐恩堂”，意为沐浴于主恩之中。