Храм построен в 1825 – 1826 гг. (Архитекторы Леоне и Доменико Адамини, при участии В. П. Стасова). Первая деревянная католическая церковь в Царском Селе была устроена в 1811 г. но скоро она оказалась недостаточно вместительной. Торжественная закладка нового храма состоялась 24 июня 1825 г., а освящение – 21 ноября 1826 г. Его совершил епископ Минской епархии Липский. Позже, в 1906 -1908 гг., здание было расширено по проекту архитектора С. А. Данини при участии инженера И. Ф. Пентковского. В 1938 г. церковь была закрыта. После долгого перерыва первое богослужение в храме состоялось 17 марта 1991 г. Тогда была отслужена месса для польских реставраторов, работавших на восстановлении храма, на службе присутствовало и 7 местных католиков. С тех пор число прихожан выросло в несколько раз. Храм был обеспечен церковной утварью и облачением, а богослужения стали проводиться по воскресеньям и праздничным дням. Важным событием стало пребывание в храме 30 октября 1996 г. чудотворной статуи Божией Матери Фатимской. 1 октября 1997 г. приход подписал с дирекцией Государственного музея-заповедника «Царское Село» договор о совместном использовании здания. Ежедневные богослужения проводятся с 1 октября 1997 г.
