Еще 2 апреля 1858 года католики, проживающие в Великолукском и Торопецком уезде, подали прошение на имя Могилевского митрополита с просьбой разрешить построить своими силами часовню, но положительного ответа не получили. Просьба повторилась с тем же успехом в марте 1861 года. Но снова был получен отказ, мотивированный тем, что участок, приобретаемый католической общиной у купца Сафонова для постройки молитвенного дома, находился всего в 19 саженях от Вознесенского девичьего монастыря.

И лишь в 1883 году Псковский губернатор сообщает о позволении Министерства внутренних дел назначить бывшего игумена Радомской обители Бернардинского ордена священника Телесфора Зборека, жившего в городе с 1872 года, к великолукскому католическому обществу. А еще через год, 23 мая 1884 года, Могилевский митрополит разрешил освятить закладной камень молитвенного дома.

Выделенное для постройки костела место располагалось в 120 саженях от ближайшего православного храма, в незаселенной части города на крутом склоне, обращенном к заболоченной ложбине, окружающей городскую крепость. Строительство было долгим. В 1888 году отец Зборек скончался, завещав католической общине свой двухэтажный дом, в котором была устроена временная часовня и велись богослужения. В 1892 году архитектор Панкевич, член комитета по перестройке костела, приступил к облицовке здания кирпичом. В этот же год комитет привез из Петербурга новую американскую фисгармонию фирмы Гросмана.

Повторно костёл освятил митрополит граф Шембек 12 июля 1904 года. Именно от этой даты и считает костёл свой возраст. Точнее сказать, считал. В 1932 году власти города отказываются от договора, заключенного 24 июня 1928 года с общиной храма, и передают здание культурно-просветительным учреждениям города (в довоенное время здесь размещался клуб).

После освобождения города в 1943 году сильно пострадавшее во время бомбёжек здание было разобрано на кирпич, а уцелевший подвал «дожил» и до наших дней. Долгое время подвал использовался городской пожарной охраной и гражданской обороной, какое-то время в нём был винный склад, позднее сгоревший. В 1990-х годах власти города передали подвал костёла одному из местных предпринимателей, который решил переоборудовать его под питейно-увеселительное заведение. Но из этого ничего не вышло. В 1996 году местные католики возродили приход и предприняли попытки вернуть остатки храм общине, но они остались безрезультатными.