In het jaar 1409 wordt voor het eerst melding gemaakt van het Sint Paulusbroederklooster. Het klooster besloeg destijds een stukje land dat tegenwoordig begrensd wordt door de Oudezijds Achterburgwal, de Spinhuissteeg, de Kloveniersburgwal en de Oude Hoogstraat.

Het Paulusbroederklooster was een lekenklooster: de kloosterlingen waren geen gewijde monniken, maar gewone burgers die een kloosterlijk bestaan leidden. Of er van de oorspronkelijke kloosterkapel uit 1409 nog veel over is, is zeer de vraag. In 1452 woedde een grote stadsbrand die vermoedelijk ook het Paulusbroederklooster gedeeltelijk verwoest heeft.

In 1493 kregen de Paulusbroeders toestemming voor het bouwen van een kapel, die drie jaar later werd gewijd. Op de kaart van Cornelis Anthonisz uit 1544 is te zien dat de kerk bestond uit een hoofdbeuk en een zijbeuk aan de noordzijde. Het klooster was aanvankelijk buiten de stad gebouwd, maar Amsterdam groeide snel, zodat het in 1544 al binnen de stadsmuren lag.

Vanaf 1550 raakte het bloeiende kloosterleven in verval, wat ongetwijfeld ook te maken had met de opkomst van het protestantisme. In 1578 moest Amsterdam, dat vanwege handelsbelangen steeds had vastgehouden aan de status quo, als een van de laatste steden in Noord-Nederland uiteindelijk zwichten voor de druk der omstandigheden: alle katholieke kerken en kloosters werden onteigend. Een groot deel van het kloosterterrein viel toe aan de stad, die er onder andere het hoofdkantoor van de VOC, het aan de kerk grenzende Oost-Indisch Huis, vestigde. De Paulusbroederkerk werd ter beschikking gesteld aan de Franstalige protestantse vluchtelingen uit de Zuidelijke Nederlanden en Frankrijk en heette voortaan de Waalse Kerk, de Eglise Wallonne.

De godsdiensthervormingen die Luther en Calvijn aan het begin van de zestiende eeuw hadden ingezet en de daarop volgende geloofsvervolgingen leidden in 1568 tot het uitbreken van de Tachtigjarige Oorlog, en in 1588 tot de stichting van de Republiek der Zeven Verenigde Nederlanden. Nederland werd daarmee een wijkplaats voor protestanten, die in de meeste Europese landen hun leven niet zeker waren.

Een cruciale gebeurtenis was de Bartholomeüsnacht van 24 augustus 1572, waarbij in Frankrijk bijna alle leiders van de Hugenoten, zoals de Franse calvinisten zich noemden, werden vermoord. Vanuit Frankrijk en de door Spanje bezette Zuidelijke Nederlanden kwam een stroom vluchtelingen op gang (de 'refuge'), die na de val van Antwerpen in 1585 verder toenam. Onder hen waren uiteraard veel Frans sprekende hervormden, die zich begrijpelijk genoeg aaneensloten om in hun eigen taal kerkdiensten te kunnen houden. Dit is de oorsprong van de Waalse Kerken.

Alleen al in de periode 1571-1590 werden vijftien Waalse kerken opgericht, merendeels in de grote steden. Van meet af aan hebben de Waalse Kerken deel uitgemaakt van de Nederlandse Hervormde Kerk. Dit werd besloten tijdens de Nationale Synode die in 1578 in Dordrecht werd gehouden.

1578 was ook het jaar waarin de katholieke regenten in Amsterdam plaats moesten maken voor een protestants bestuur, dat omstreeks 1586 de kapel van het Paulusbroederklooster overdroeg aan de omvangrijke groep 'Walen' die in de florerende handelsstad hun heil hadden gezocht. Het oude terrein van het Paulusbroederklooster werd in hoog tempo volgebouwd. In 1616 kreeg de Waalse Kerk een extra ingang aan de Oude Hoogstraat.

In 1631 kocht de diaconie van de Waalse Kerk drie panden aan de Laurierstraat, waar het Hospice Wallon, het Walen-Weeshuis, werd gevestigd. Naast wezen vonden ook weduwen en bejaarden hier onderdak. In 1683 verhuisde het Hospice naar een nieuw gebouwd pand aan de Vijzelgracht, dat tot 1967 als zodanig in gebruik is geweest (het tegenwoordige Institut français).

De kerk zelf werd in 1661 verbouwd en uitgebreid met een zuidbeuk, waarmee ze ongeveer haar huidige gedaante kreeg. Van de oude kloostertuin bleef alleen een bescheiden binnenplaats over, het Sint Jorishof.

Onder koning Henri IV, die pas op de troon werd toegelaten nadat hij was overgegaan tot het katholieke geloof, kregen de Franse protestanten op grond van het in 1598 uitgevaardigde Edict van Nantes een beperkte mate van geloofsvrijheid. Lang duurde dat niet. Henri IV werd in 1610 vermoord. In de loop van de zeventiende eeuw werden de Hugenoten door toedoen van de invloedrijke kardinaal Richelieu en Louis XIV, de 'Zonnekoning', steeds verder beperkt in hun rechten.

Op 18 oktober 1685 herriep Louis XIV officieel het Edict van Nantes, waarmee allen die openlijk het protestantse geloof beleden in feite vogelvrij werden verklaard. De uittocht die hierop volgde was massaal: twee- tot driehonderdduizend Hugenoten vluchtten naar landen in Europa en Amerika, in de eerste plaats naar het nabijgelegen Nederland. Daar werden in die periode tientallen nieuwe Waalse Kerken gesticht. In 1688 telde de Republiek 62 Waalse Kerken, waarvan sommige overigens maar kort bestaan hebben.

Het aantal Waalse Kerken, dat in de loop van de achttiende eeuw al geleidelijk afgenomen was, werd onder koning Lodewijk Napoleon flink beknot (Frans was de landstaal, dus een aparte categorie van Franstalige kerken was in de ogen van de overheersers zinloos). Ook onder koning Willem I werd nog een aantal Waalse Kerken opgeheven, zodat er in 1817 nog maar 21 over waren. Tegenwoordig zijn dat er nog veertien. Deze neergang is deels veroorzaakt doordat de Franstalige Walen geleidelijk assimileerden met de Nederlandse bevolking, deels doordat het Frans als conversatietaal in onbruik is geraakt. Ook de toenemende secularisatie, waaronder alle kerken in Nederland te lijden hebben, heeft haar tol geëist. Niettemin heeft de Waalse Kerk in Amsterdam, al is ze geslonken, niet aan levenskracht ingeboet. 

In de loop van de negentiende eeuw is de Amsterdamse Waalse Kerk tweemaal verbouwd, in 1816 en in 1891, waarbij de in de zeventiende eeuw aan de noord- en zuidzijde aangebrachte galerijen weer werden verwijderd. Bij de laatste restauratie zijn verscheidene bouwtechnische fouten gemaakt, die zich bijna een eeuw later wreekten, zodat in 1990-1992 een volgende restauratie nodig bleek, waarbij de kerk opnieuw onderheid werd. Het interieur werd daarbij zo veel mogelijk teruggebracht naar de staat van 1885. Bij deze restauratie werden zo veel oorspronkelijke grafstenen teruggevonden, dat men besloot de vloer voor zover mogelijk in zijn originele staat terug te brengen.

Ter gelegenheid van de 400ste herdenking van de Alteratie, in 1978, kreeg het  pleintje voor de kerk, het Walenpleintje, dat in de volksmond al eeuwen als zodanig bekend was, een officiële status als straatnaam, zodat het sedertdien ook op stadskaarten vermeld wordt.

Dankzij haar mooie akoestiek en haar bijzondere orgel is de Waalse Kerk sinds de jaren '70 van de vorige eeuw uitgegroeid tot een muziekpodium van meer dan lokale betekenis. Behalve voor kerkelijke activiteiten wordt het gebouw intensief gebruikt voor onder meer concerten, lezingen, cd-opnames en orgellessen. De Waalse Kerk is een thuishaven geworden voor enthousiaste musici en hun trouwe publiek.

In 1852 hebben de Waalse Kerken een bibliotheek gesticht, waarin boeken, documenten, archieven en alles wat in het algemeen de geschiedenis van de Waalse Kerken en van het Franse protestantisme betrof, werd samengebracht. De bibliotheek is tegenwoordig ondergebracht bij de Leidse Universiteitsbibliotheek, Witte Singel 27, 2311 BG, Leiden. Verantwoordelijke voor de Waalse Bibliotheek is Anton van der Lem (lem@library.leidenuniv.nl).

Er is ook een Fichier du Refuge, waarin vele duizenden persoonsgegevens van Walen en Hugenoten uit Nederland en andere refugelanden, zijn verzameld. Dit archief online in te zien via Netherlands, Bibliothèque Wallonne, Card Indexes, ca. 1500-1858 — FamilySearch.org.

Daarnaast beschikt ook het Stadsarchief Amsterdam over een rijke collectie geschiedenis van de Waalse Kerk. Adres: Vijzelstraat 32, 1017 HL Amsterdam, tel. 020-2511510 of www.amsterdam.nl/stadsarchief.