Biržų bažnyčia minima 1510 m. Apie 1515 m. vyskupas Albertas Radvila tarp Apaščios ir Agluonos upių pastatė kitą medinę bažnyčią. 1553 m. minima Biržų parapija. XVI a. pabaigoje parapija panaikinta: pirmoji bažnyčia sunyko, antroji, pradėjus statyti pilį, apie 1586 m. nugriauta. Biržų savininkė Liudvika Karolina Radvilaitė 1692 m. įrengė katalikų bažnyčią. Ji buvo medinė, nedidelė, be zakristijos. Varpinėje kabojo 3 varpai. Nuolatiniam kunigui mokėta 400 auksinų per metus. Nuo 1684 m. veikė katalikų parapinė mokykla.

Kunigaikštienė Ona Sanguškaitė-Radvilienė 1739–1742 m. pastatė naują bažnyčią. Ji buvo su 5 bokštais; viduje – 5 altoriai. Tarp katalikų ir reformatų XVIII a. vyko religinės kovos, būta ir susirėmimų. Kunigaikštis Domininkas Radvila 1808 m. bažnyčiai dovanojo Roliškio palivarką, 4 valakus ir 8 margus žemės. Klebonas Kazimieras Pikturna su parapijiečiais 1811 m. pastatė laikiną medinę bažnyčią.

Pagal architekto Lauryno Cezario Anikinio (Anichini) projektą grafas Jonas Tiškevičius 1857–1861 m. pastatė dabartinę mūrinę bažnyčią. Ji 1879 m. konsekruota. Bažnyčią sutvarkyti ir išpuošti daug padėjo klebonas Juozas Rimkevičius. 1901 m. įrengti vargonai (meistras Rodavičius). 1909 m. įsteigta „Saulės“ draugijos mokykla. Į Rusiją 1915 m. išvežti 4 varpai (po karo grąžinti mažesni). 1919 m. įsikūrė pavasarininkų kuopa. 1934–1946 m. klebonavęs dekanas Antanas Grigaliūnas (1893–1960) pastatė 2 aukštų kleboniją, suremontavo bažnyčią. Laikinasis administratorius kunigas Juozapas Bagdonas 1947 m. spalio 8 d. suimtas, nuteistas 8 metus kalėti Vorkutoje, į Lietuvą grįžo 1954 m. Klebonas Mykolas Juodelis (1907–1968) 1950 m. balandžio 30 d. suimtas, nuteistas 10 m. kalėti Kazachijoje, į Lietuvą grįžo 1956 m.

Bažnyčia istoristinė (turi baroko ir klasicizmo bruožų), halinė, stačiakampio plano (45x25 m), dvibokštė. Vidus 3 navų, atskirtų pilioriais. Skliautai kryžminiai. Įrengti 3 altoriai.