Rootsi võimu alguses asutati Toomkiriku juurde sõduritele ja teenistujatele soome kogudus. Koguduse esimese pastori kohta on teada, et ta pidas jumalateenistusi juba 1574. aastal. Kogudus käis koos Toompea lossi kabelis. Selle kogudusega liideti hiljem Toompea eeslinna eestlastest elanikud, kellele asutati 1636. aastal eestikeelne kogudus.
Jõudsalt kasvanud Tallinna Toomkiriku soome-eesti kogudus viidi üle 20. detsembril 1670 pühitsetud Kaarli kirikusse.
1690. aastal soome ja eesti kogudused lahutati.
Peale Kaarli kiriku põletamist 22. juulil 1710 pidas kogudus jumalateenistusi arvatavasti Toompeal. 1724. aastal liitus aga juba suur osa ja 1730. aastate lõpus, mil viimane koguduse õpetaja lahkus Tallinnast, ka ülejäänud osa eesti kogudusest Püha Vaimu kogudusega.
Praegusele Kaarli kirikule pandi nurgakivi 1862. aastal. Kiriku ehitamise ajal 1863–1870 peeti teenistusi abikirikus ja esimeseks koguduse õpetajaks oli Otto Christoph Lais.
Alljärgnevalt on toodud Toomkiriku ja Kaarli kiriku vaimulike nimekiri, kes teeninud soome ja eesti kogudusi.
Tallinna Toomkiriku rootsi-eesti ja soome-eesti koguduse õpetajad:
| õpetaja nimi | koguduses töötamise aeg | sündinud |
| Johann Haquinus Forselius | 1634–1641 rootsi-eesti pastor | 1607–1684 |
| Martin Gillaeus | 1644–1647 soome-eesti pastor | u 1605–19.2.1686 |
| Petrus Thomae Momerus | 1643–1657 eesti-soome pastor | ?–1657 |
| Benedikt Rothovius | 1656–1658 eesti-soome pastor | ?–1658 |
| Johannes Georgii Forselius | 1659–1665 soome-eesti pastor | u 1630–27.04.1665 |
| Jakob Cupreaus | 1666–1674 eesti-soome pastor | 1637–11.3.1674 |
Kaarli koguduse soome ja eesti koguduse vaimulikud:
| õpetaja nimi | koguduses töötamise aeg | sündinud |
| Johannes Keniander | 1674 soome-eesti komm-minister | |
| Heinrich Elosinus | 1675–1685 soome-eesti pastor | 1630–1685 |
| Nicolaus Indraeus | 1685–1692 soome-eesti pastor 1692–1707 soome pastor | 1660–?.8.1707 |
| Heinrich Derling | 1692–1696 eesti pastor | 11.7.1665–14.10.1704 |
| Johann Zimmermann | 1696–1710 eesti pastor | 1663–3.9.1710 |
| Johann Levanus | 1707–1710 soome pastor | 1683–1726 |
| Eduard Johannis Nybeck | 1707–1710 soome pastor | 1671–22.1.1727 |
| Samuel Stricker | 1715–1717 pastor | 9.8.1689–31.01.1735 |
| Peter Johann Fass | 1738–1739 pastor | 1712–16.4.1768 |
1739–1863 liitus suur osa Kaarli eesti koguduse liikmetest Talllinna Püha Vaimu koguduse koosseisus.
Praeguse Kaarli koguduse vaimulikud:
| õpetaja nimi | koguduses töötamise aeg | sündinud |
| Otto Christoph Lais | 1863–1868 | 19.8.1823–13.11.1886 |
| Johann Gottlieb Konrad Bergwitz | 1868–1871 | 18.6.1839–20.9.1909 |
| Johann Heinrich Brasche | 1873–1906 | 17.3.1843–11.5.1906 |
| Julius Alexander Koppel | 1887–1890 abiõpetaja | 2.9.1861–1894 |
| Konstantin Adolf Thomson | 1890–1892 abiõpetaja | 9.12.1865–15.3.1938 |
| Oskar Ernst Emil Tomberg | 1892–1895 abiõpetaja | 23.10.1866–6.2.1938 |
| Heinrich Richard Hoffmann | 1896–1900 abiõpetaja | 16.7.1868–11.6.1935 |
| Walter Weissberg | 1900–1902 abiõpetaja | 27.4.1873–30.11.1906 |
| Christfried Brasche | 1902–1903 abiõpetaja | 10.6.1875–18.4.1949 |
| Rudolf Hurt | 1903–1906 abiõpetaja 1906–1917 II pihtk. õpetaja | 30.11.1874–10.1.1918 |
| Aleksander Leon Richard Kapp | 1906–1940 I pihtk. õpetaja | 6.7.1874–9.9.1940 |
| Aleksander Mäggis | 1917–1919 abiõpetaja | 5.7.1891–27.10.1957 |
| Friedrich Stockholm | 1911–1914 abiõpetaja 1919–1944 II pihtk. õpetaja | 1.10.1884–26.12.1968 |
| Artur Sommer (Soomre) | 1919–1944 III pihtk. õpetaja | 21.5.1890–22.9.1944 |
| Einar Hilarius Kiviste (Steinfeldt) | 1933–1934 A. Kapi isiklik adjunkt 1934–1935 pastordiakonus (noortetöö) | 15.1.1906–11.6.1986 |
| Paul Voldemar Koppel | 1936–1941 abiõpetaja 1941–1950 I pihtk. õpetaja | 19.5.1904–20.4.1964 |
| Julius Juhkentaal | 1938–1940 A. Kapi isiklik adjunkt 1940–1941 I pihtk. õpetaja kt | 23.1.1909–27.7.1998 |
| August Pähn | 1945–1949 III pihtk. õpetaja | 20.1.1904–4.6.1963 |
| Evald Saag | 1946–1947 II pihtk. õpetaja | 24.11.1912–20.10.2004 |
| Lembit Tedder | 1947–1954 II pihtk. õpetaja 1949–1952 III pihtk. hooldajaõpetaja | 8.8.1913–15.5.1954 |
| Paul Saar | 1951–1953 I pihtk. õpetaja | 7.6.1919–5.3.2010 |
| Mihkel Liikane | 1954 I pihtk. õpetaja | 1.10.1914–3.12.1972 |
| Edgar Hark | 1954–1978 II pihtk. õpetaja | 8.10.1908–23.10.1986 |
| Kaide Rätsep | 1954–1980 I pihtk. õpetaja 1983 III pihtk. õpetaja | 15.5.1926–22.04.1994 |
| Edgar Ots | 1958–1961 1963 I pihtk. õpetaja | 09.05.1917-09.11.1975 |
| Edgar Vaikmäe | 1978–1985 II pihtk. õpetaja | 26.2.1919–17.12.1999 |
| Herbert Leopold Stillverk | 1980–1981 I pihtk. õpetaja kt | 7.8.1912–3.1.1983 |
| Endel Kuulpak | 1981–1983 I pihtk. õpetaja 1985 II pihtk. õpetaja kt | 21.10.1928-12.04.1997 |
| Mihkel Kukk | 1983–1992 I pihtk. õpetaja | 9.3.1957 |
| Einar Soone | 1985–2012 õpetaja | 26.9.1947 |
| Gustav Piir | 1992–1995 abiõpetaja | 20.3.1961 |
| Jaan J. Leppik | 1994–1999 diakon | 24.6.1969 |
| Jaak Aus | 1995–2002 abiõpetaja 2012– õpetaja | 22.09.1968 |
| Lauri Kurvits | 1995–2012 diakon | 18.12.1967 |
| Saima Sellak-Martinson | 2002– diakon | 22.8.1974 |
| Kaisa Kirikal | 2013– abiõpetaja | 29.4.1980 |
| Tiit Zeiger | 2014– diakon | 7.1.1962 |
| Meelis Holsting | 2018– diakon | 4.1.1972 |
| Kevin Kirs | 2019–2020 diakon | 8.2.1994 |