La construction de cette église correspond à l'évolution croissante de la population sur la rive droite. C'est aussi le premier édifice religieux construit après l'annexion d'une partie de Cenon-La-Bastide par Bordeaux en 1865.

En lieu et place de l'église de 1834, l'architecte diocésain Paul Abadie livre ses plans au début des années 1860 pour un chantier qui s'étale jusqu'en 1884. Pour faire face au sol marécageux, Abadie renforce les fondations. De plan allongé, l’église est dotée d’un clocher-porche, isolé de la nef. L'allure générale est grandiose, renforcée par les flèches à lanternons couvertes de tuiles en pierre, de style romano byzantin dont Abadie a mis à l'honneur sur d'autres chantiers (Sacré-Coeur de Paris, cathédrale de Périgueux...). Les vitraux proviennent du maître verrier parisien Édouard Didron.

Depuis 2016, l'édifice est protégé au titre des Monuments Historiques.