Католическая община в Твери была образована в XIX веке. В 1864 году на Миллионной улице (ныне Советская) был построен католический храм. В церкви находились орган и большая библиотека духовной литературы. Действовала воскресная школа, органисты преподавали музыку.
В 1920-х годах XX века храм был разорён, библиотека разграблена. Впоследствии здание церкви использовалось с различными целями, а в 1974 году было разрушено.
Восстановление деятельности Католической церкви в России началось в начале 1990-х годов. После регистрации католического прихода было получено разрешение на строительство храма на том самом месте, где стояло разрушенное историческое здание. Строительство продолжалось с 1994 по 2002 год. 2 февраля 2003 года архиепископ Тадеуш Кондрусевич освятил новое здание храма.
Храм представляет собой высокое здание из кирпича, сочетающее элементы модернизма и готики. Он выполнен в форме креста с поперечным трансептом. Трансепт и алтарная часть имеют трёхгранные завершения. В правой части поперечного нефа установлена статуя Божией Матери, в левой — изображение Тайной вечери. Стояния богослужения Крестного Пути выполнены в виде позолоченных рельефов. Пол и престол выполнены из цветного мрамора. Над главным фасадом расположена высокая прямоугольная звонница.
Слева к храму примыкает двухэтажное приходское здание, выходящее фасадом непосредственно на улицу. Бывший приходской дом, построенный в XIX веке, служил часовней во время строительства церкви. Он построен из дерева и обложен кирпичом, что позволяет ему органично вписываться в архитектурный ансамбль.
