Remiantis istoriniais šaltiniais pirmoji bažnyčia Žiežmariuose buvo pastatyta apie 1501 - 1502 m. Ji buvo medinė, tačiau nėra duomenų ar ji stovėjo dabartiniosios vietoje. Rusų invazijos metu 1655 m. kaip ir daugelis kitų miestelio pastatų bažnyčia buvo sudeginta. Žiežmariai gana greit atsigavo ir jau 1672 m. buvo pastatyta nauja, taip pat medinė, bažnyčia. 1702 m. Žiežmarius nusiaubus švedų kariuomenei nukentėjo ne tik miestelis, tačiau ir bažnyčia, kuri vėliau buvo suremontuota. 1895 m. miestelį vėl nusiaubė gaisras, kuris padarė nemažą žalą ir bažnyčiai. Nors tuomečio klebono E. Jelienevskio pastangomis su parapijiečių pagalba bažnyčia buvo vėl tvarkoma, jos būklė nepagerėjo. Galiausiai buvo apsispręsta statyti naują mūrinę bažnyčią.

1914 m. pagal inžinieriaus Vaclovo Michnevičiaus parengtą projektą buvo pradėta statyti naujoji bažnyčia. Iki Pirmojo pasaulinio karo spėta išmūryti tik bažnyčios sienas ir statybos sustojo. Tęstos statybos buvo maždaug 1922 - 1924 m. Dar visiškai neužbaigus statybų buvo persikelta į naująją bažnyčią. Pirmasis bokštas buvo pastatyta 1929 m., o antrasis taip ir liko nebaigtas. Bažnyčios vidus buvo tvarkomas po Antrojo pasaulinio karo, tuo rūpinosi kunigai J. Dzekunskas ir A. Ažubalis. Pati bažnyčia yra neogotikinio stiliaus, kryžminio plano, pagal planą turėjusi būti dvibokštė.