南堂是北京最早建立的天主教堂，坐落在北京西城區宣武門裡，即今前門西大街141號。南堂在歷史上有三個人——利瑪竇、湯若望和南懷仁最為著名，也影響最大。
利瑪竇（Matteo Ricci，1552—1610年），義大利人，耶穌會士，明萬曆二十九年（1601年）到北京，向萬曆帝進獻自鳴鐘、《坤輿萬國全圖》等，與士大夫交往。他研讀「四書」，同徐光啟著譯《幾何原本》。萬曆三十三年（1605年），建南堂。堂院內除神父住房外，有天文台、藏書樓、儀器室等。南堂後遭地震、火災，幾毀幾建。利瑪竇死後，御賜墓地，在今北京阜外車公庄大街6號院內。
湯若望（Johann Adam Schall von Bell，1591—1666年），德意志人，耶穌會士，青年時在羅馬攻讀神學、數學和天文學。東來後，到澳門，學漢語。明天啟三年（1623年）到北京，住南堂。與徐光啟等共同編修《崇禎曆書》。他為朝廷製作的天球儀、日晷等，有學者認為現藏於雍和宮。清軍入京後，因多爾袞的一份滿文布告，使南堂得以保存。故事是這樣的：
清攝政睿親王多爾袞下令，內城居民，限期之內，全遷外城，包括南堂和湯若望。湯若望書寫一份奏疏，略謂：臣自大西洋，航海八萬里，東來事主，不婚不官，若急遷移，儀器損壞，修整非易。他申請：仍居原寓，照舊虔修。湯若望隨請願人群，到宮門外，跪呈奏書。許多請願者，被官兵用皮鞭趕走，湯若望卻被一位高官接見。這位高官就是大學士范文程。奏疏經范文程呈遞攝政睿親王多爾袞後，被諭准在南堂門外，張貼滿文布告，無須搬遷，保護南堂。南堂就在內城被保護了下來。
湯若望參與纂修曆法。順治七年（1650年）擴建南堂。湯若望任欽天監監正。湯若望治癒順治帝未婚皇后的病，受到孝庄太后褒獎。順治帝曾24次到南堂與湯若望神父交談。順治帝19歲生日就是在南堂湯若望家過的。康熙三年（1664年），湯若望為楊光先所誣陷，被捕下獄。後鰲拜等擬判湯若望凌遲處死。遇北京地震，被釋放羈押。經孝庄太皇太后干預，後來獲釋。康熙五年（1666年）病死北京，葬車公庄墓地。
南懷仁（Ferdinand Verbiest，1623—1688年），比利時人，耶穌會士，順治十七年（1660年）到北京，做湯若望的副手，後湯若望遭冤獄，南懷仁受牽連。這時湯若望年邁多病，受審時南懷仁陪他出庭，代為申辯。南懷仁在獄中對湯若望關懷備至，後為他辦理喪事。王公大臣為南懷仁的精神所感動，說：「湯瑪法已擬死罪，他人將趨避之不暇，而懷仁仗義為之辯護，誠忠友也。」（《在華耶穌會士列傳及書目》）湯若望得到平反，南懷仁任欽天監監副。南懷仁的主要貢獻是：
其一，測天象。南懷仁與楊光先、吳明烜（xuān）在午門前，並在今建國門外觀象台爭辯，康親王傑書、大學士圖海和李霨等二十餘位高官集體觀測，討論曆法問題。測驗項目包括立春、雨水、太陰、火星、木星天文曆法等問題。觀測結果是：「南懷仁所言，逐款皆符；吳明烜所言，逐款皆錯。」（《清聖祖實錄》卷二十八）朝廷摒棄楊光先曆法錯誤，採納南懷仁正確意見。不久，南懷仁被任命為欽天監監副，從此欽天監「節氣占候，悉從南懷仁說」。（《清史稿·南懷仁傳》卷二百七十二）
其二，制儀器。南懷仁等先後製造了黃道經緯儀、赤道經緯儀、地平經儀、地平緯儀、紀限儀、天體儀，並繪圖解說，成《靈台儀象志》，有精美附圖117幅。後增制璣衡撫辰儀。中國天文學家利用這些儀器，進行了二百多年的觀測工作，今仍屹立於北京建國門外古觀象台，成為中西文化交流的歷史見證。（席澤宗《南懷仁》）此外，書中介紹了如重心、比重、槓桿、滑輪、螺旋等簡單機械，以及溫度計、濕度計的原理等。清順治帝孝陵大石碑，由房山運往東陵，怎樣過盧溝橋呢？南懷仁建議用西法建滑車，拉大石碑過盧溝橋，解決了這個運輸難題。後升南懷仁為欽天監監正。《清史稿·南懷仁傳》說：自是欽天監用西洋人，累進為監正、監副，相繼不絕。南懷仁發明製造了一輛汽車，二尺長，四個輪子，中部有火爐和銅製氣鍋。氣鍋頂部有一個噴氣嘴。氣鍋里的水加熱後，蒸汽從氣嘴噴出，產生的能量，射在渦輪葉片上，推動汽車後輪，驅動汽車行進。這種動力衝動式蒸汽機，對後世產生了深遠影響。南懷仁的相關手稿，在康熙二十六年（1687年）後，發表於德國出版的《歐洲天文學》雜誌上，使這一科技成果留存下來。有人說「汽車發明在中國」。這話有一定道理，但遺憾的是沒有形成生產力。
其三，造火炮。平定三藩之亂時，前方失效火炮運回，請求換髮新炮。康熙帝命南懷仁負責檢修。他發現多數大炮因鏽蝕而不靈，經除銹後，150門大炮仍可使用。康熙帝又命南懷仁主持製造輕型炮，並親臨盧溝橋觀察新炮試射，效果良好，康熙大喜。康熙帝又令再造連珠炮。新炮製成後試射，100發中96發，康熙帝把自己身上的貂皮大衣脫下來賞給南懷仁。經南懷仁研發的新型輕裝火炮，近一千尊，送往前線。他撰寫了關於火炮製造和使用的《神威圖說》一書。為表彰其功績，南懷仁被授予工部右侍郎銜。《清史稿·南懷仁傳》：「南懷仁官監正久，累加至工部侍郎。」查《清代職官年表》工部侍郎中沒有南懷仁，當為工部侍郎銜。「實錄」可以為證：加「南懷仁工部右侍郎銜」（《清聖祖實錄》卷一百二）。（《清聖祖實錄》卷一百二）
其四，做帝師。在一段時間裡，南懷仁給康熙帝講授幾何學和天文學，還將《幾何原本》譯成滿文。康熙帝「日召懷仁入內廷，如是凡五月。輒留之終日，使之講授數學、天文」，有時還學習哲學及音樂，康熙帝也命人教授南懷仁滿語、滿文。他還陪伴康熙帝東巡，沿途觀天測地。康熙二十一年（1682年），康熙帝東巡，帶上南懷仁，命他測量盛京北極高度，並表示讚賞。南懷仁說：「皇帝對我表示異乎尋常的好感，確如他自己所說的那樣，如同他信賴友人一般，盼我不離開他的身邊。」在返回京師的途中，一天，康熙帝自然是先上了船，他讓隨行王公貴族暫且等候，而招呼南懷仁上船，與他一道渡河。
南懷仁居住的南堂，史書記載：京師天主堂，建於明萬曆間，本朝一再修之，御題額曰「通微佳境」。左右兩磚樓，夾堂而立。左貯天琴，午時樓門自啟，琴自作聲，移時琴止，而門亦閉矣。別有沙漏、遠鏡、龍尾車之屬，以資測驗。（《清稗類鈔·京師天主堂》頁一九五七）康熙二十七年（1688年），南懷仁在北京病逝，年六十六，也葬於今阜外車公庄利瑪竇、湯若望墓地。
南懷仁死後，天主教北堂與宮廷的關係，日益密切，日顯重要。