Nachdem die evangelische Garnisonskirche an der Ostseite des Ludwigsburger Marktplatzes Ende des 19. Jahrhunderts zu klein geworden war – Ludwigsburg war zu dieser Zeit die zweitgrößte Garnisonsstadt Deutschlands -, entschied man sich für einen Neubau. Die neue Garnisonskirche steht symmetrisch zur Achse des Karlsplatzes und greift die Bauart des Schlosses Ludwigsburg auf. Nach Westen hin überragt den Kirchenbau ein fünfgeschossiger Sandsteinturm mit säulengegliedertem Glockengeschoss.

Der Münchner Architekt Friedrich von Thiersch (1852-1921) begann mit den Bauarbeiten im Jahr 1900 und stellte das Gotteshaus in drei Jahren fertig. Hinsichtlich des Grundrisses und der Innengestaltung berücksichtigte Thiersch den vorherrschenden Barock in Ludwigsburg und verwandte für seinen neobarocken Werksteinbau über kreuzförmigem Grundriss Barock- und Rokokoformen neben zeitgemäßen Jugendstil-Elementen. Die historische Walckerorgel im Inneren der Kirche ist eines der größten nahezu unverändert erhaltenen romantischen Orgeldenkmäler Baden-Württembergs.

Nach dem Ersten Weltkrieg und der Auflösung der Garnisonsgemeinde 1920 nutzten Militär und bürgerliche Gemeinde die evangelische Friedenskirche gemeinsam im Wechsel. Nach Kriegsende 1945 fanden zusätzlich katholische Gottesdienste statt. 1966 verkaufte der Bund das Gotteshaus an die evangelische Gesamtkirchengemeinde Ludwigsburg, die das Gebäude seit 1973 für musikalische Aufführungen nutzt. Zur Verbesserung der Akustik und zur Vergrößerung der Spielfläche baute man den Altarraum um. Mit einer grundlegenden Renovierung in den 1990er Jahren schließlich zog das Landeskirchliche Museum der Württembergischen Landeskirche in das Bauwerk. Die Sammlungen des Museums, darunter Sachzeugnisse evangelischer Frömmigkeit aus Württemberg, religiöse Bilder aller Gattungen, illustrierte Bücher und Bibeln werden in Form von Wechselausstellungen präsentiert.

Bei der Sanierung des aus Heilbronner Sandstein errichteteten Turmmauerwerkes wurden sehr viele statisch-konstruktive Mängel festgestellt, bedingt durch falsche Sanierungsmethoden in den 1990er Jahren, so dass eine umfangreiche Sandsteinsanierung notwendig wurde. Füllmauerwerk und Verankerungen, insbesondere an den Ecken des Turmes, waren zwingend nötig.

Die Friedenskirche ist eines von über 240 Projekten, die die 1985 gegründete Denkmalschutzstiftung dank privater Spenden und Mittel der GlücksSpirale, der Rentenlotterie von Lotto, allein in Baden-Württemberg fördern konnte.