Вулиця виникла у 1830-х роках під сучасною назвою (від Олександрівського костелу, розташованого в горішній частині вулиці). З 1934 року мала назву «вулиця Челюскінців», на честь подвигу учасників полярного дрейфу на пароплаві «Челюскін» у 1934 році (назву підтверджено 1944 року[2]). Історична назва вулиці була відновлена 1991 року[3].
Бульвар наприкінці вулиці з'явився у 1880-х роках.
У 1910 році мостова комісія міської управи на чолі з інженером шляхів сполучень В. Я. Демченком склала проєкт робіт зі зменшення ухилу вулиці. Витрати в сумі 4 тисячі рублів покрили домовласники та причт костьолу. Згодом вулицю забудували багатоповерховими прибутковими будинками з центральним опаленням, ліфтами тощо[5].
Вулиця виділяється тим, що на ній майже повністю збереглася архітектура кінця XIX — початку XX століття, переважно представлена прибутковими будинками. Перші будинки з'явилися від Хрещатицької площі знизу (не збереглися)[5].
буд. № 3 — прибутковий будинок 1871 року, надбудований у 1913 році. Зведений за проєктом інженера І. Запорожського у стилі модерн.
буд. № 4 — прибутковий будинок 1887 року. Зведений у стилі неоренесанс архітектором О. Шіле.
буд. № 5 — житловий будинок 1871 року, у стилі модерн. Надбудований у 1913 році, у 1914 році до будинку прибудований флігель. Архітектор Р. Тустановський.
Головною архітектурною домінантою Костельної вулиці є комплекс католицького Прокафедрального собору святого Олександра, до якого входять власне собор (1817—1849 рік), зведений у стилі пізнього класицизму архітектором Ф. Мєховичем, будинок домініканського монастиря (перша половина XIX століття), огорожа з брамами (перша половина XIX століття), прибутковий будинок (1913—1914), зведений за проєктом інженера Г. Познякова у стилі модерн, сторожка (1884), флігель для прислуги костелу (1824), флігель із господарським льохом (1862).
Видатні особи, пов'язані з Костельною вулицею
У будинку № 6 на початку 1960-х проживав учений у галузі гідравліки та гідромеханіки, академік АН УРСР Георгій Сухомел.
↑ абДруг, Ольга Миколаївна. Вулицями старого Києва / О. М. Друг; дизайн і худож. оформ. С. Іванов, І. Шутурма. – Львів: Світ, 2013. – 496, [XVI] с. : іл.