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Im Jahre 1730 beauftragte Adam Otto von Viereck (1684-1785) den Baumeister Friedrich Wilhelm Diterichs (1702-1782) mit dem Neubau einer Schlosskirche. Diese ersetzte einen Vorgängerbau, der wahrscheinlich als Fachwerkbau ausgeführt war. Die Schlosskirche in Buch gilt als erster eigenständiger Sakralbau Dieterichs.
Der Grundriss des Gotteshauses ist in der Form eines griechischen Kreuzes gestaltet, wobei der Baumeister den nördlichen und südlichen Kreuzarm etwas verkürzte. In der Mitte erhebt sich eine Kuppel, die in einen Turm überging. Der Turmaufsatz sollte zur Erhöhung des Blickes führen.
Entsprechend dem Wunsch seines Auftraggebers, Adam Otto von Viereck, gestaltete er eine Patronatskirche. Der Schlossherr erhielt seine eigene, teilweise verglaste Galerie, die Patronatsloge. Die Gläubigen nahmen entsprechend ihres Ranges im Kircheninnenraum Platz. Durch die Wappen und Schmuckelemente an den Wänden wurde der herrschaftliche Eindruck noch gesteigert. Die Eingangsfassade der Kirche ist als antiker Säulengang ausgeformt, der mit einem dreieckigen Giebel versehen ist. Im Giebelfeld ist, umringt von einem Strahlenkranz, der in vier hebräischen Buchstaben geschriebene Gottesname Jahwe zu sehen, ein im Barock häufig verwendetes Gestaltungselement. Von den zwei Aposteln, die über dem Eingang die Hauptfassade schmückten, ist nur noch eine Plastik des Matthäus erhalten, die heute im Innenraum der Kirche steht.
1736 wurde nach fünfjähriger Bauzeit die Kirche geweiht. Es entstand ein prägendes Ensemble aus Schloss, Kirche und Park. Dreißig Jahre später wurde für den Patronatsherren auch ein Epitaph von Johann Georg Glume (1679-1765) geschaffen. Glume hatte sich mit seiner Werkstatt auf diese Form von Grabdenkmälern spezialisiert.
Der Einbau einer Orgel erfolgte erst 1789, weshalb die westliche Empore eingekürzt werden musste. Das wohlklingende Instrument gehörte ursprünglich Anna Amalia, der Lieblingsschwester Friedrichs II. 1936 wurde die Orgel verkauft und später der Karlshorster Kirche geschenkt, wo sie noch heute erklingt. Als Ersatz wurde 1939 eine Orgel aus der Heiligen Geistkapelle in Prenzlau aus dem Jahre 1744 angekauft. Durch Kriegsschäden teilweise zerstört, konnte sie erst 1962 in rekonstruierter Form wieder erklingen.
Die Gruft der Kirche wurde vom Vorgängerbau übernommen. Der erste Sarg wurde 1679 in die Gruft gestellt. Noch heute befinden sich dort 14 Särge der Familie von Viereck und sieben Särge der Familie von Voß. Weitere Familienmitglieder haben ihre letzte Ruhe in einem Grabgelege mit Familienwappen auf dem die Kirche umgebenen kleinen Friedhof gefunden.
Hier wurden auch die Angehörigen vieler Bauernfamilien der Umgebung sowie bekannte Persönlichkeiten der medizinischen Einrichtungen in Buch bestattet.
Der älteste erhaltene Grabstein ist für Ursulen Catharinen Lindin (1672-1710). Sie war 22 Jahre mit dem Verwalter des Gutes verheiratet. Der Grabstein befindet sich heute im Innenraum der Kirche.
Auch der Berliner Oberbürgermeister Adolf Wermuth (1855-1927), der seinen Sommersitz in Schloss Buch hatte, wurde hier bestattet. Seit 2020 ist sein Grab ein Ehrengrab der Stadt Berlin.
1891 wurde die Kirche umfassend restauriert, wobei der Turm, der sich neigte, stabilisiert werden musste. In der Nacht zum 19. November 1943 wurde die Kirche durch Brandbomben getroffen. Dabei wurde der Turm in Brand gesetzt und stürzte in den Kircheninnenraum. Glücklicherweise waren große Teile der Innenausstattung bereits zu diesem Zeitpunkt ausgelagert. So konnten der nach den Entwürfen von Friedrich Wilhelm Diterichs aus Eichenholz geschnitzte Altar und die Kanzel später wieder aufgestellt werden.
In den Jahren 1950 bis 1962 wurde die Kirche, jedoch ohne den Turm, schrittweise wiederhergestellt. 1995 bis 2000 erfolgte eine umfangreiche Restaurierung der Fassade.
Durch die Kirchengemeinde und den Förderverein Kirchturm Buch e. V. wurden über viele Jahre Spenden zur Wiedererrichtung des barocken Kirchturms gesammelt. Schließlich entschlossen sich auch der Bund und das Land Berlin, dies mit über fünf Million Euro zu unterstützen. Mit den Vorbereitungen zu den Bauarbeiten wurde bereits begonnen.