Phố Nhà Thờ dài 108m, rộng 12m.
Đây nguyên là đất thôn Báo Thiên Tự, tổng Tiền Túc (sau đổi là tổng Thuận Mỹ), huyện Thọ Xương cũ.
Thời Pháp thuộc năm 1892 gọi là đại lộ Nhà Thờ (avenue de la Cathédrale), năm 1945 đổi tên thành phố Nhà Thờ.
Nay thuộc phường Hàng Trống, quận Hoàn Kiếm.
Ở chỗ Nhà Thờ lớn ngày nay, xưa vốn có ngôi chùa Báo Thiên rất nổi tiếng. Các sử sách cũ ghi là năm 1056, vua Lý Thánh Tông cho lập một ngôi chùa và năm sau xây một ngọn tháp lớn vào bậc nhất kinh thành. Chùa tên là Sùng Khánh. Tháp tên là Đại Thắng Tư Thiên Bảo Tháp, hoặc tháp Báo Thiên, cho nên chùa cũng gọi là chùa Bảo Thiên. Khu vực có chùa này được gọi là phường Báo Thiên.
Khi dựng chùa, vua Thánh Tông đã lấy trong kho 12.000 cân đồng đúc chuông cho chùa và tự vua làm bài minh khắc vào chuông. Các vua thời Lý – Trần thường tới đây làm lễ đảo vũ. Tháp Bảo Thiên xây trước cửa chùa, 12 tầng, “cao vào chục trượng” (Tang thương ngẫu lục). Những tầng trên bằng đồng, những tầng dưới bằng đá và gạch. Tháp có quy mô cao lớn nên được liệt vào hàng “An Nam tứ đại khí” tức là một trong bốn công trình lớn ở nước ta đời Lý – Trần. Năm 1258 bão to làm đổ phần ngọn tháp. Năm 1322 sét lại đánh sạt hai tầng trên. Năm 1426, tướng nhà Minh là Vương Thông đã phá hẳn cây tháp này lấy đồng đúc súng đạn. Sang đời Lê, nhân nền cũ mà đắp thành một quả núi đất. Chỗ núi đó dung làm pháp trường. Năm 1791 dời Tây Sơn mới cho phá núi đó, lấy gạch đá nền tháp cũ để tu bổ thành Thăng Long. Phạm Đình Hổ là người sống ở Thăng Long ngày ấy đã ghi chép về cái nền tháp Báo Thiên đó trong Tang thương ngẫu lục như sau: “Nền tháp có bốn cửa, mỗi cửa có hai pho tượng Kim Cương bằng đá… Những hòn gạch hoa, hòn nào cũng khắc những chữ Lý gia đệ tam đế Long Thụy Thái Bình tứ niên tạo (làm năm thứ 4 đời Lọng Thụy Thái Bình thuộc vua thứ ba nhà Lý – tức năm 1057)”.
Đó là tháp Báo Thiên. Còn chùa Báo Thiên thì tồn tại mãi tới năm 1883. Chắc chắn là chùa này đã qua nhiều lần trùng tu mà lần cuối cùng là vào đầu đời Nguyễn (thế kỷ XIX). Vì Đại Nam nhất thống chí, bộ sách soạn vào những năm 60 của thế kỷ XIX có ghi: “Chùa hiện nay là nguyên Tổng đốc Tôn Thất Bật theo chùa cũ mà sửa lại. Những đá xanh còn lại, có hình hoa sen là đá mặt tháp, có hình bát giác là bệ của tháp, đều là vật xưa cả”. Tới năm 1883, công sứ Hà Nội là Bonan (Bonnal) bắt Kinh lược Nguyễn Hữu Độ dỡ chùa này và đem khu đất đó biếu giám mục Puy-gi-ni-ê (Puginier) xây nhà thờ. Năm 1884 Pháp mở hai kỳ xổ số bắt dân Hà Nội phải mua, tiền lãi thu được dùng xây nhà thờ lớn (có tên là nhà thờ Xanh Giô-dép). Xây trong 2 năm, đến đêm Nô-en 24/12/1886 thì làm lễ khánh thành.
Phố Nhà Thờ hiện nay còn một ngôi chùa cổ khác. Đó là chùa Bà Đá ở số nhà 3. Lịch sử chùa này được kể như sau: Đời Lê Thánh Tông (1460-1497) ở làng Báo Thiên Tự Tháp này có người đào được một pho tượng Phật Bà bằng đá. Người ấy liền dựng một cái miếu con để thờ ngay tại nơi đào được tượng. Sau dân làng thấy thiêng mới làm thành một ngôi chùa hẳn hoi, đón sư về cúng bái. Từ đó có tên là chùa Bà Đá. (Tên chữ Hán là Linh Quang tự). Pho tượng Bà Đá đó đã bị mất trong một vụ cháy chùa thời Pháp thuộc.