L’histoire du temple de Levallois se fond dans celle du temple de l’Étoile, édifié en 1874, Avenue de la Grande Armée, à Paris. En 1889, à la mort de son inspirateur, le pasteur Bernier, sa veuve et les pasteurs Vinard et Picard, poursuivent avec un succès toujours croissant l’œuvre entreprise par son fondateur. Très vite l’essaimage missionnaire de l’Étoile se répand jusqu’à Levallois, dans cette ville nouvelle et industrielle qui compte déjà près de 70 000 habitants. En 1891 le dynamique pasteur Henri Monnier s’attache à prendre en charge séparément l’œuvre de Levallois. A partir de 1907, l’idée de construction d’un temple attenant à un foyer social s’impose. Ce sera l’église réformée de la Petite Étoile, consacrée le 1er décembre 1912.
L’édification de la Petite Étoile est confiée à l’architecte Antoine Charles Letrosne (lauréat de la Société Centrale des Architectes Français en 1894 et architecte de la faculté de théologie protestante de Paris). L’extérieur de l’édifice s’inspire des traditions d’Europe du nord, avec ses toits recouverts d’ardoise, en pavillons débordants, hauts et très pentus, qui offrent des pentes irrégulières, et que surplombe une flèche carrée et élancée.
Les baies, toutes cintrées de bandeaux de briques apparentes, et la finesse de la ferronnerie du porche et des judas, contribuent à égayer et alléger l’ensemble de la structure.
L’inscription du temple de Levallois aux monuments historiques date du 8 septembre 1995. Elle est due à la singularité de son style néo-gothique flamboyant et à l’originalité de sa charpente, rare dans les édifices cultuels français, qui lui confère cette ambiance chaleureuse et esthétique si peu de mise dans l’architecture minimaliste réformée.