Les habitants de Le Thillot avaient initialement construit une petite chapelle qui était devenue trop exigüe pour la célébration des cultes. Dès 1897, l'emplacement de la nouvelle église donne lieu à une polémique qui durera plusieurs années. Le premier coup de pioche sera donné seulement en mars 1903 et la nouvelle église est finalement inaugurée en octobre 1904. Une horloge à 3 cadrans est mise en place en mai 1909 par Monsieur Farini. Les vitraux sont réalisés entre 1947 et 1949 par les ateliers Loire.
