1597 metais pirmą kartą paminėta senoji Radviliškio bažnyčia, 1619 metais įkurta parapija. 1769 metais kunigas K. Ausėnas su parapijiečiais pastatė naują medinę bažnyčią, kurią 1789 metais pašventino pavyskupis A. Koscia. 1868 metais bažnyčią sunaikino gaisras, kuris ištirpdė net varpus. 1870 metais klebonas kun. Juozapas Bartkevičius pastatė Švč. Mergelės Marijos Gimimo bažnyčią.

Senoji Radviliškio bažnyčia sudegė per Antrąjį pasaulinį karą. Dabartinė bažnyčia įrengta 1945 metais vokiečių belaisvių statytame pastate. Perstatyta 1987 metais parapijiečių ir tuometinio klebono, kunigo Liongino Vaičiulionio pastangomis. Dabartinės bažnyčios išorinė architektūra nėra nuosaiki. Tai tik visokių priestatų ir frontonų mišinys. Vietoj buvusios mūrines šventoriaus sienos užtverta metalinė tvora. 1989 metais prie Radviliškio bažnyčios varpinės pastatyti trys kryžiai – paminklas stalinizmo aukoms atminti (paminklą – kompoziciją kūrė V. Vaicekauskas, E. Gaubas ir A Dovydaitis).

Bažnyčia rūpestingai tvarkoma, joje dabar – nauji presbiterijos baldai, altorius, suolai besimeldžiantiesiems, klausyklos, iš Vokietijos atgabenti ir 2000 metais pastatyti puikūs vargonai. Atliktas kapitalinis varpinės remontas. Bažnyčia didžiuojasi savo Jaunimo choru, kuris neseniai atšventė savo 10 metų jubiliejų, yra išleidęs savo giesmių plokštelių, pelnęs įvertinimų šalyje bei užsienyje. Radviliškio bažnyčią puošia puikus suaugusiųjų choras, sėkmingai veikia Šeimos centras, "Caritas", šv. Damijono jaunimo maldos grupelė, Marijos legiono, Katalikių moterų organizacijos. Bažnyčios gyvenime ryškus ir svarus parapijos Pastoracinės tarybos darbas. Bažnyčios ir rajono savivaldybės bendrų pastangų dėka prie bažnyčios prieš 3 metus iškilo Parapijos bendruomenės socialinių paslaugų centras, sudaręs geras sąlygas parapijiečių sielovadinei veiklai.

2014 m. baigtas įgyvendinti šios bažnyčios naujų varpų gamybos projektas. Geranoriškai padedant parapijiečiams, savivaldybei ir kitiems rėmėjams, beveik per dvejus metus suprojektuota ir atlikta netgi daugiau darbų, negu iš pradžių planuota: Lenkijoje, brolių Kruševskių manufaktūroje, iš tauraus metalo nulieti trys didingi varpai, rekonstruota bažnyčios varpinė, įrengtas jos apšvietimas, atnaujintos bažnyčios durys. Ir pernai, rugpjūčio 24-ąją, Jo Ekscelencija Šiaulių vyskupas Eugenijus Bartulis iškilmingai pašventino Švč. Mergelės Marijos, Šv. Jono Pauliaus II ir Šv. Kazimiero vardais tituluotus varpus. Tai buvo išlauktas įvykis parapijos ir viso Radviliškio gyvenime. Nuo tada naujieji varpai plačiai sklinda lyg pranašo balso aidas, išskirtiniu skambesiu kviečia maldai ir gyvai liudija, kiek daug gali žmonių gerumas, susitelkimas kilniam tikėjimo reikalui.