1970年10月13日中加正式建立外交关系。中国驻加拿大使馆最初曾租用渥太华布朗森大街100号朱莉安娜大楼顶部两层作为临时馆舍。1972年中方购买了位于渥太华丽都河畔圣帕特里克大街515号的一座历史建筑，作为中国驻加拿大使馆正式馆舍，一直沿用至今。

这座历史建筑原为天主教修道院。1866年，天主教慈善姐妹会修女圣玛丽从蒙特利尔来到渥太华，渥太华主教约瑟夫向其提供位于丽都河畔两栋木屋作为临时传教和住宿场所。1875年，圣玛丽修女通过政府和教会资助并自筹资金，在原址修建修道院。该建筑由加拿大原国会大厦建筑师博恩斯设计，1877年竣工，被命名为“渥太华慈善救助圣母修道院”。1895年，由蒙特利尔建筑师罗斯尔设计，修道院在东侧进行扩建，形成一个“工”字型的完整建筑体。1938年7月22日，大楼遭遇火灾，顶部和内部受损严重，但外墙坚固得以留存。1941年，经建筑师拉福特设计，大楼在原有基础上进行了重修，保留了原先格局和风格，并改名为“安格善牧圣母修道院”。此后因经费困难和人员流失，该修道院日益萧条。20世纪70年代初，修道院最终关闭并出售房产。

中方购买该房产后保持了原有建筑风貌。使馆主楼建筑面积7800平方米，内有办公室、会客室和签证大厅等。为适应对外工作需要，1972年使馆在主楼中部改建了迎宾门。1985年，在主楼东侧修建了文化大厅，主要用于举办大型外事活动。2015年使馆再次启动了扩建工程，在主楼后增建对外接待大厅和多功能大厅，并于2016年建成启用。2023年1月，我馆举办馆舍迁入现址50周年音乐招待会。

使馆院内环境幽雅，自然和人文景观相映成趣，构成了一道美丽的风景线。