Здание Биржи является центральной частью ансамбля Стрелки Васильевского острова. Первое здание фондовой Биржи было деревянным, построено здесь ещё в 1730-х годах, после перевода торгового порта с Троицкой площади на Васильевский остров.

Решение о строительстве нового каменного здания было принято в начале 1780-х годов. Автором первого проекта этого здания стал Джакомо Кваренги. Для Кваренги этот проект стал первой работой в Санкт-Петербурге, до этого он в течение двух лет работал за пределами города. Здание Биржи начали возводить в 1783 году. Она планировалась овальной формы, располагалась главным портиком в сторону Зимнего дворца. Сам Кваренги считал этот проект своей большой неудачей. Зодчий создал здание, которое не сформировало вокруг себя единый архитектурный ансамбль. В 1788 году работы были приостановлены, формальным поводом стало перераспределение государственных средств в связи с русско-турецкой, а затем русско-шведской войнами.

Составление нового проекта Биржи было поручен архитектору Ж.Ф. Тома де Томону, для которого он также стал одним из первых в Санкт-Петербурге. С 1801 по 1804 год Тома де Томон составил четыре проекта здания, которые при общем замысле различались размерами и пропорциями. Тома де Томону удалось создать единый архитектурный ансамбль стрелки Васильевского острова, восхищающий и доныне. Для того, чтобы создать перед новостроящейся Биржей хорошо очерченную площадь, надо было продвинуть стрелку в Неву более чем на сто метров. Если вспомнить о скромных технических средствах начала XIX века, работа предстояла титаническая. И главное, надо было поставить Биржу так, чтобы она не затерялась на огромных невских просторах. С этим труднейшим заданием Томон справился блестяще. Биржа стала доминантой ансамбля. Величественное здание Биржи было построено в 1804 - 1816 годах. Недостроенное здание Кваренги было снесено. Для постройки Биржи была создана специальная Комиссия, которая помогала организовать весь проектно-строительный процесс. Работы на Стрелке начались весной 1804 года, а через год состоялось торжественная закладка здания Биржи в присутствии царской семьи. Это был общегородской праздник с обедом для всех желающих на средства купцов. В 1810 году практически все работы на Стрелке Васильевского острова были завершены.  Но война с Наполеоном отодвинула открытие Фондовой биржи, которое состоялось лишь летом 1816 года. Тома де Томон не дожил до этого события: он умер в 1813 году.

Прямоугольное в плане здание построено по типу храмов Древней Греции и располагается на стилобате - высокой каменной платформе. Здание Биржи является ярким образцом синтеза искусств в зодчестве классицизма. Ко входу в здание ведут широкие торжественные лестницы и пологие пандусы. Фасад здания украшен скульптурными группами, выполненными из пудожского камня известным мастером Самсоном Сухановым по моделям Ж. Камберлена. Двухэтажное здание Биржи с огромными полуциркульными окнами окружено грандиозной колоннадой дорического ордера. После завершения работ на Стрелке Васильевского острова, в том числе здания Биржи, автор проекта, все участники строительства и чиновники были щедро вознаграждены. Ансамбль Биржи является одним из самых живописнейших мест Санкт-Петербурга.

Начиная с 1940 года, в здании Биржи размещается Центральный военно-морской музей - один из старейших в Петербурге. В настоящее время здание Биржи рассматривается в качестве места работы российской нефтяной биржи. После предложения президента В.В. Путина разместить биржу нефти и нефтепродуктов в Санкт-Петербурге, губернатор города В.И. Матвиенко предложила разместить её именно здесь, а Военно-Морской музей переселить в более современное здание.