Die Kirche St. Fidelis wurde von 1924 bis 1925 nach Plänen des Architekten Prof. Clemens Hummel erbaut. Die dreischiffige Hallenkirche erinnert mit dem vorgelagerten rechteckigen Arkadenhof, dem „Paradies“, an frühchristliche Basiliken und wird von einer Außenmauer mit einem Türmchen und zwei Eingangspforten von der Straße getrennt. Die Kirchenfassade und das angrenzende Pfarrhaus bestehen aus gelbem Schilfsandstein, der beim Abbruch des ersten Stuttgarter Hauptbahnhofs in der Bolzstraße gewonnen wurde.
In der Nacht des 12. Septembers 1944 brannte die Kirche St. Fidelis bei dem schlimmsten alliierten Luftangriff auf Stuttgart im 2. Weltkrieg bis auf die Außenmauern nieder. Nach dem Wiederaufbau in den Nachkriegsjahren wurde der Kircheninnenraum 1964 durch den bekannten Kirchenarchitekten Rudolf Schwarz – unter Berücksichtigung der Neuerungen des Zweiten Vatikanischen Konzils – umgebaut. Es folgten weitere Renovierungen in den Jahren 1995 und 2009, der Einbau einer neuen Orgel durch die Orgelmanufaktur Vleugels im Jahr 2005 und die Erneuerung des Geläuts im Jahr 2010.
Für die Errichtung des spirituellen Zentrums station s in St. Fidelis wurde der Innenraum der Kirche von 2018 bis 2019 durch schleicher.ragaller architekten neu gestaltet. Hierfür haben die Stuttgarter Architekten Domenik Schleicher und Michael Ragaller im Herbst 2020 die Hugo-Häring Architekturauszeichnung bekommen. Mit dem Umbau wurde die traditionelle Aufteilung des Kirchenraums bewusst aufgehoben: Altar und Ambo stehen einander gegenüber in der Mitte der Kirche. Wort und Brot im Dialog. Es gibt keine starren Kirchenbänke, sondern Stühle, die flexibel gestellt werden können. Die zurückhaltende, helle und beruhigende Farbgebung des Innenraums schafft eine Atmosphäre der Ruhe, die zum Innehalten einlädt.