Tallinnan Toompean Kaarlin seurakunnan historia alkaa Ruotsin vallan ajalta 1600-luvulta, kun entisen katollisen Antoniuksen kappelin sijoille perustettiin uusi, kreikkalaisen ristin muotoinen puukirkko. Kuningas Kaarle XI mukaan nimensä saannut Kaarlin ristikirkko pyhitettiin vuonna 1670 neljännellä adventtisunnuntaina. Kirkko rakennettiin Ruotsin Tallinnan varuskunnassa palvelevia suomalaisia ja Toompean virolaisia varten, joille oli viimeistään jo vuodesta 1636 alkaen pidetty jumalanpalveluksia Toompean linnansalissa. Tämä suomalais-virolainen Toompean seurakunta jaettiin kansallisuuksien mukaisesti vuonna 1690. Vuonna 1692 liitettiin Kaarlin virolaisen seurakunnan alaisuuteen myös Tallinnan lähiympäristön kuninkaallisessa omistuksessa olleet maa-alueet, niemet ja kylät. Kirkko poltettiin Pohjansodan aikana vuonna 1710, jotta venäläiset joukot eivät saisi käyttää sitä omissa tarkoituksissa. Kirkkonsa menettänyt koditon Kaarlin virolainen seurakunta jatkoi kutakuinkin vuoteen 1739, jolloin seurakuntaa 15. maaliskuuta 1738 palvellut pappi Peter Johann Fass jätti seurakuntansa, siirryttyään 15. kesäkuuta 1739 pastoriksi Raplaan, ja seurakunta liitettiin Tallinnan Pyhänhengen seurakunnan kanssa.
1800-luvun keskipaikkeilla oli Tallinnan ainoa virolaisten käytössä ollut Pyhänhengen kirkon kirkkorakennus jäänyt kasvavan virolaisväestön kaupunkilaistumisen takia ahtaaksi. Tallinnaan alettiin yhtäaikaisesti rakentaa kahta uutta kirkkoa – Tallinnan Jaanin ja Kaarlin kirkkoa.
Tallinnan Kaarlin kirkon peruskivi laskettiin 18. lokakuuta 1862. Koska kirkon rakennuttamisen ajaksi ei annettu lupaa pitää virolaisten jumalanpalveluksia, Tallinnan Toompealla sijaitsevassa saksalaisen ritarikunnan tuomiokirkossa piti rakentaa ja ottaa väliaikaisesti myös käyttöön puusta rakennettu ns. hätäkirkko. Hätäkirkko sijaitsi nykyisen kivikirkon eteläpäädyssä ja se siunattiin käyttöön 2. kesäkuuta 1863. Ensimmäinen jumalanpalvelus pidettiin uudessa Kaarlin seurakunnan kivikirkossa 20. joulukuuta 1870, tasan kaksisataa vuotta myöhemmin ensimmäisen kirkon siunauksesta.
Kaarlin kirkon piirustukset piirsi ilmaiseksi Vironmaalta lähtöisin Pietarin arkkitehti Otto Pius Hippius (1826-1883). Kirkkotyypiltä oli kirkko latinalainen ristikirkko, ollessaan koko Virossa ensimmäinen kaltaistensa joukossa.
Keskiaikaisista kirkkorakennuksista inspiraatiota ammentavissa 1800-luvun historististyylisille kirkkorakennuksille oli ominaista illusorisen kuorin, kuorikäytävän (kooriümbriskäik) tai sivukappelista muodostuvan sarjan eli seppelin (kabelitepärg) olemassaolo, jollaista on myös käytetty Kaarlin kirkossa. Kaarlin kirkon kuoriosan päättää ulkosivussa esiin pistävä monikulmiollinen (polygonaalinen) holvikattoinen siipirakennus (apsiidi), jota ympäröi kappeleiden seppeliä imitoiva matalampi rakennus, jossa sijaitsee kaksi sakastia. Merkittävä tällaisessa ratkaisussa on illusorisen kappeleiden seppelillä ympäröity alttaria sisällä pitävän apsiidin luonteva muuttuminen kirkkosaliksi.
Keskiaikaisista kirkoista poiketen sai Kaarlin kirkko laajan ja tilavan välikannattimistä vapaan kirkkosalin, joka täytti luterilaisen kirkon ja Hippiuksen perusvaatimukset – taata alttarin ja saarnastuolin esteetön näkyvyys. Kirkon kattorakenteen suunnitteli Hippiuksen yhteistyökumppani insinööri Rudolf von Bernhard (1819-1887). Kaarlin kirkko on yksi Viron tilavampia kirkkoja, keskilavan ulkoleveys on 24 m ja ulkopituus 59 m. Kirkon pinta-ala on 1197 neliötä, tilavuus 33 890 kuutiota, sisätilan korkeus 20 m, keskilaivan leveys 20 m sekä poikkirakennuksen pituus 47 m. Kirkkosalissa oli aluksi 1300, nykyään 1500 istumapaikkaa.
1800-luvun jälkipuoliskolla alettiin uudelleen rakennusaineena arvostamaan rappaamatonta kiveä, tiiltä, graniittia ja kalkkikiveä. Kaarlin kirkko rakennettiin rappaamattomasta Pohjois-Viron kalkkikivestä.
Kaarlin kirkon suunnittelussa otti Hippius esikuvakseen vuosisatojen takaisen romaanistyylisen kirkkoarkkitehtuurin jota Virossa ei ollut koskaan erityisemmin ollut. Hippiuksen Kaarlin kirkon projekti oli hyvin innovatiivinen ja hänen tyyliä alettiin nimittää uudeksi protestanttiseksi pyörökaarityyliksi.
Romaanistyylisessä kirkkoarkkitehtuurissa oli tärkeä osa torneilla – Kaarlin kirkolle rakennettiin Virossa harvinaisella tavalla kaksi länsitornia, jotka valmistuivat vasta vuonna 1882. Tornikupolit valmistettiin F. Sablerin suunnitelmien mukaisesti. Kirkon pohjoistornissa sijaitseva Tukholmassa valettu kirkonkello on lahjoitettu kuningas Kaarle XI toimesta vuonna 1696. Etelätornissa sijaitsee vuonna 1870 kauppias I. E. Steinbergin lahjoittama Bochumissa valettu malmikello.
Kaarlin kirikko sai isot pyörökaariset ikkunat. Ikkunoissa käytettiin ainoastaan kahta eri tyyliä – pyörökaarista ja pyöreätä – muunnellessa niiden kokoa.
Kirkon länsipäädyn portaalin yläpuolelle suunnitteli Hippius romaanisessa ja goottilaisessa arkkitehtuurissa hyvin tunnetun ison ruusuikkunan, joka ilmaisee ihmisen pyrkimystä kokonaisuuteen ja eheyteen. Sen pyöreä muoto symboloi ikuisuutta. Itäpäädyn päätykolmion yläosaan ja länsipäädynruusuikkunan keskiosaan sijoitettiin sähköllä valaistettu kellon numerotaulu todennäköisesti vasta vuonna 1910.
Huolimatta siitä, että romaanistyyliset kirkot olivat yleensä vähän koristeltuja, oli mahdollista kirkkojen ulkopuolelle sijoittaa skulptuureja. Myö Kaarlin kirkon pääportaalin pyörökaariselle tympanonille (tümpanon) oli suunniteltu figuraalinen kompositio, joka ei koskaan valmistunut. Skulptuurit oli tarkoitus sijoittaa myös kirkon ulkoseiniin rakennettuihin pyörökaarisiin seinäsyvennyksiin. Hippiuksen idean mukaisesti olisivat kirkon pohjoispuoleisissä seinäsyvennyksissä sijainneet Martin Lutherin ja kuningas Gustav II Adolfin kuin Eestin- ja Liivinmaan koulusivistyksen edistajan veistokuvat sekä etelänpuoleisissä seinäsyvennyksissä Venäjän tsaarin Aleksanteri I-n kuin virolaisten maaorjuudesta vapauttajana, ja lisäksi vielä yhden virolaista syntyperää olevan merkittävän luterilaisen papin veistokuvat.
Toisen vaihtoehdon mukaan olisi Gustav II Adolfin sijalla ollut Kaarle XI kun vanhan Kaarlin puukirkon aikaisen Ruotsin hallitsijan ja Liivinmaan ensimmäisen reformaattorin Martin Knöpkinin [todellisuudessa Andreas Knopken] veistokuvat.
Kolmannen vaihtoehdon mukaan olisivat seinäsyvennyksissä sijainneet: kirkon toinen patroonus ja rakentamisen suurtukija Hans Heinrich Falck, suurtukija tohtori Philipp Karell, arkkitehti Otto Pius Hippius ja insinööri Rudolf von Bernhard.
Vuonna 1994 valmisti skulptori Tauno Kangro neljän evangelistin luonnokset, mutta nekin jäivät seinäsyvennyksiin sijoittamatta.
Kirkon interjöörin kauneimmaksi osaksi on alttari ja taitelija Johann Kölerin luokseen kutsuvaa Kristusta esittävä fresko “Tulge minu juurde kõik, kes Te vaevatud ja koormatud olete, mina tahan teile hingamist saata” /Matt 11,28/. (käännös 1992 suomennoksen mukaan: “Tulkaa minun luokseni, kaikki te työn ja kuormien uuvuttamat. Minä annan teille levon.”) Fresko valmistui 23. kesäkuuta 1879. Alttarin alaosassa sijaitsee vuonna 1889 valmistunut balttiansaksalaisen taitelijan Sally von Kügelgenin Kristuksen lunastusmysteeriota esittävä kolmitaulu: “Jeesuse sündimine”, “Püha õhtusöömaaeg”, “Jeesuse taganutmine”.
Kirkon saarnastuoli, penkkijärjestelmä ja urkuparveke on tehty Hippiuksen piirrustuksien pohjalta.
Vuonna 1884 valmistui 30 äänikertainen urkusoitin, jonka rakensi Länsi-Vironmaalla syntynyt ensimmäinen virolaissyntyinen urkujen valmistaja Gustav Norman. Sen tilalle tilattiin vuonna 1923 uusi soitin urkuja valmistelevasta E. F. Walcker & Co tehtaasta Ludwisburgista. Uusi soitin on edelleen äänikertojen määrältä Viron suurin: 3 manuaalia ja jalkio, 81 äänikertaa ja 3 transmissioregisteriä.
Kaikki päivämäärät ennen 1. helmikuuta 1918 on annettu juuliuksen kalenterin mukaisesti.
Lähde: Egle Tamm, Tiina-Mall Kreem „Eesti kirikud II. Tallinna Kaarli kirik.” Tallinn 2007