В апреле 1858 года католики, проживающие в Великолукском и Торопецком уездах, подали прошение на имя Могилёвского митрополита с просьбой разрешить построить своими силами часовню, но просьба была отклонена, поскольку место выбранное для строительства находилось близко к православной обители. Повторные запросы оставались безуспешными.

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. Ещё через год, 23 мая 1884 года, Могилёвский митрополит разрешил освятить закладной камень молитвенного дома.

Выделенное для постройки костела место располагалось в 120 саженях от ближайшего православного храма, в незаселённой части города на крутом склоне, обращённом 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.

Повторно костёл освятил митрополит граф Шембек 12 июля 1904 года. Именно от этой даты и считал костёл свой возраст.

В 1932 году власти города закрыли костёл, а священнослужители и многие прихожане были репрессированы. После войны здание костёла сильно пострадало во время боев и было разобрано на кирпичи.

В 1996 году местные католики возродили приход и предприняли попытки вернуть остатки храма общине, но они остались безрезультатными.

В настоящее время от первоначального храма остались лишь остатки фундамента, но, несмотря на отсутствие храма, католическая община продолжает функционировать. Количество прихожан невелико, но каждое воскресенье проводятся богослужения в часовне.