1898–1907 m. pagal Karlo Eduardo Strandmano (Karl Eduard Strandmann, 1867–1946) projektą pastatyta neogotikinio stiliaus mūrinė bažnyčia. Trečdalį statybos išlaidų padengė grafas Feliksas Tiškevičius (1869–1932), prisidėjo parapijiečiai, vadovaujami klebono Juozapo Šniukštos (1864–1949), daug surinkta aukų. Bažnyčia pašventinta 1906 m. Oficiali bažnyčios pastatymo data – 1907 m., nors vidaus erdvės buvo puošiamos dar daug metų. 1907 m. naujojoje Palangos katalikų bažnyčioje pradėtos laikyti pamaldos. Bažnyčia kryžminio plano, vienabokštė, šventoriaus tvora akmenų ir plytų mūro. Altorius, sakyklą pagamino F. D. Monnos dirbtuvė Tulūzoje (Prancūzija). Vidaus medžio dirbinius padarė Zagorskis, I. Vilkas, A. Liebus. Vitražai užsakyti Krokuvoje (Lenkija) pagal Mateikos eskizą. 1915 m. bažnyčia nukentėjo, sudaužyti vitražai (pagaminti nauji). Kanauninko kunigo K. Prapuolenio pastangomis įsigytas bažnyčios laikrodis (sumontuotas 1931 m.). 2007 m. iškilmingai paminėtas bažnyčios 100 metų jubiliejus, išleistas konferencijos medžiagos katalogas, restauruotas didžiojo altoriaus paveikslas "Švč. Mergelė Marija su Vaikeliu". Palangoje, prie centrinio įėjimo į bažnyčią, pritvirtinta bronzinė memorialinė lenta, skirta prelatui Juozapui Šniukštai. Bažnyčios bokšte kabo keturi varpai. 1976–1978 m. bažnyčioje pastatyti nauji 16 registrų vargonai. Šventoriuje palaidoti Palangos klebonas ir dekanas, monsinjoras, prelatas, daktaras Bronius Barauskas (1908–1985), Palangos klebonas ir dekanas Juozapas Miklovas (1919–1991), kanauninkas Kazimieras Prapuolenis (1858–1933) ir kt.