La congrégation est fondée en 1955 par un jeune pasteur de 29 ans nommé Robert Harold Schuller sous le vocable de Garden Grove Community Church. Les débuts sont difficiles et c'est dans l'enceinte d'un drive-in (Orange Drive-in Theatre) qu'il commence ses premiers prêches, accompagné à l'orgue par son épouse Arvella. Malgré les railleries de quelques-uns, les offices qu'il conduit gagnent en popularité au point que dès 1961 soit décidé l'érection d'une véritable église. Les plans de celle-ci sont confiés à un architecte célèbre : Richard Neutra.
Cet édifice moderniste est toujours debout aujourd'hui et mieux connu sous le nom de Church's Arboretum. Il est complétée en 1968 par la Tower of Hope (Tour de l'espoir), dominée par une croix en néon illuminant le ciel de la ville.

Elle reste durant près de dix ans le plus haut monument du comté d'Orange[1].

En 1970, le pasteur Robert Schuller se voit confier un programme télévisé sur une chaîne locale nommée KTLA-5. Celui-ci est nommé « Hour of Power ». Presque quarante ans plus tard, en 2008, le programme, désormais retransmis depuis la Crystal Cathedral, est diffusé sur une dizaine de chaînes de télévision et regardé par près de 20 millions de personnes dans le monde[1].

Quelques années plus tard, Robert Schuller envisage sérieusement la création d'une église plus grande. Sa décision prise, il engage l'architecte Philip Johnson pour en concevoir les plans.

En souvenir de ses premiers prêches en plein-air, il aurait demandé avec enthousiasme à l'architecte : « Make it all glass ! » (Faites-là tout en verre !)[1].

Cependant, il s'agit alors d'un pari risqué dans une zone sujette à de fréquentes secousses sismiques. Contre toute attente, l'architecte accepte de relever le défi, et les travaux débutés en 1977 sont achevés à peine trois ans plus tard.

La consécration du sanctuaire intervient officiellement en 1980. Cependant, le budget prévu est largement dépassé : le coût des travaux, fixé initialement à 6 millions $, atteint finalement près de 17 millions $. L'église ainsi construite prend le nom de Crystal Cathedral, tandis que la paroisse de « Garden Grove Community Church » est officiellement rebaptisée « Crystal Cathedral Congregation ».

En 1990, la « Prayer Spire » (Flèche de la prière) est accolée à la cathédrale, tandis que s'ouvre le « Family Life Center ». En 2003, le complexe est complété par le « Welcoming Center », bâtiment dessiné par l'architecte Richard Meier.

Le 18 octobre 2010, le conseil de l'église dépose son bilan laissant 55 millions de $ de dettes.

Le 7 juillet 2011, le diocèse catholique d'Orange, alors qu'il était à la recherche d'un bâtiment pour la construction d'une nouvelle cathédrale, a annoncé qu'il était "potentiellement intéressé" dans l'achat de la Crystal Cathédral pour l'utilisation future comme sa cathédrale diocesaine.

Le 17 novembre 2011, la vente a été approuvée au diocèse catholique d'Orange pour 57,5 millions de $. Mgr Tod Brown, l'Évêque d'Orange, a déclaré que le diocèse a l'intention d'embaucher un architecte pour rénover l'intérieur pour que cela soit plus approprié pour un lieu de culte catholique, mais n'a aucune intention de changer l'extérieur.