В останній половині ХІХ століття в Європі дуже інтенсивно почали розвиватися шляхи сполучення, а особливо залізничний транспорт. В західній частині Львова був споруджений залізничний вокзал з інфраструктурою та почалася забудова навколишньої місцевості будинками помешкань для залізничників, так звані «коліївки». Населення цього району міста прибувало з центральних районів Польщі та околиць Львова. Великі темпи приросту, особливо польськомовних мешканців, вимагали задоволення їхніх релігійних потреб. Чому в основному польськомовного населення? В ці часи українці не могли одержати на теренах Західної України освіту необхідну для обслуговування залізничного транспорту, а етнічні поляки мали можливість одержувати її в навчальних закладах Німеччини та Австро-Угорщини. Крім того, залізниця в усі часи вважалася стратегічною галуззю, і туди з певних міркувань не пускали грекокатоликів та православних.

Місцем спорудження обрали площу Солярні, обабіч вулиці Городоцької. Вибір було зроблено так, щоб споруда костелу закривала від головного вокзалу вид на Собор св. Юра, який був грекокатолицьким, і нагадував всім прибуваючим до Львова залізницею, що тут живуть українці. Будувався костьол за кошти залізничників для їхньої парафії. Був проведений конкурс проектів, в якому взяло участь 19 учасників, серед яких найкращим був визнаний проект під девізом «Тріо», виконаний професором Львівського політехнічного інституту Теодором Тальовським (1857–1910) — відомим архітектором свого часу, вихованцем політехніки Відня та Львова, учнем львівського архітектора Юліана Захарієвича. Під час проектування споруда костелу була введена в уже існуючий архітектурний ансамбль. Архітектори та будівничі прийняли єдино правильне рішення — спорудити майбутній храм в традиціях готичної архітектури. Будівництво костьолу розпочалося восени 1904 р. під керівництвом інженера Кароля Ріхтмана з закладання фундаментів, спочатку планувалося завершити будівництво в 1907 р.

Освячення костьолу відбулося восени 1911 р. а лише в 1913 р. внутрішнє оздоблення костьолу було практично закінчене.

Важких пошкоджень костьол зазнав у 1939 р., коли на його вежі був обладнаний спостережний пункт польської армії, який був знищений німецькою авіацією, та під час другої світової війни внаслідок влучання бомби в будинок навпроти, і від уламків цього будинку костьол сильно постраждав.

Після закінчення війни комуністична влада костьол закрила і його приміщення були передані кондитерській фабриці «Світоч» під склад. Ніяких реставраційних робіт не проводилося і в результаті варварського ставлення тодішніх господарів споруда зазнала значних руйнувань. Не раз львівськими обласними комуністами та безбожниками ставилося питання про знесення костьолу, як такого, що шкодить атеїстичній і комуністичній пропаганді. У 50-х роках комуністи вирішили провести у Львові «кампанію зняття хрестів», яку почали з найвищої вежі костьола. Хреста зняти так і не вдалося. Людина, котра погодилася зняти хрест, впала з вежі і забилася на смерть. Бажаючих повторити досвід попередника не знайшлося, і тодішнім львівським партійним бонзам та їх лакеям прийшлося відмовитись від цієї затії.

Важливу роль у відновленні храму зіграв отець Михайло Федорів. Він проводив служби у пошкодженому храмі, який не було електрофіковано (горіли свічки) і з даху крапала вода. Ось слова «прихожанина» цієї церкви, який був свідком відбудови храму: «Із самого початку відбудови й реставрації храму приділено велику увагу його мистецькому оздобленню. Отець Михайло радився з архітекторами, митцями і сам при тому виявив високу вимогливість та добрий естетичний смак. Світла колористика інтер’єру гармонійно поєдналася з предметами сакрально-культового призначення. Парох уважно добирав їх, особливо плідно позначилася у тому його співпраця із Львівським коледжем декоративного та ужиткового мистецтва ім. І. Труша, в якому о. Михайло був капеланом.

Костьол споруджений на кам’яному фундаменті з цегли з широким застосуванням білокам’яних деталей в оформленні інтер’єру та екстер’єру. Це тринефна базиліка з широким центральним нефом та вужчими і дещо нижчими боковими, трансептом та трохи вужчим від нефа вівтарем. Західний фасад костьолу з трьома порталами увінчує розташоване над розеткою монументальне розпяття з предстоячими. Наявність даної композиції — одна з характерних особливостей авторського почерку Т. Тальовського. Фасад фланкують дві симетрично розташовані башти, завершені високими стрімкими шпилями, увінчаними хрестами. З північного боку костьолу виступає 85-метрова вежа з годинником (втрачений), завершена високим шпилем з фігурою св. Єлизавети на північно-західній грані.

Костьол накритий високим стрімким двосхилим дахом. Інтер’єр костьолу розкритий в глибину, центральний неф перекритий зірчастим склепінням з нервюрами, вівтарна частина — зімкнутим склепінням з нервюрами. Нефи розділені колонами з різьбленими капітелями. При західній стіні над входом влаштовані широкі хори на опорних стовпах, на які ведуть металеві сходи в баштах. По обидва боки вівтарної частини костьолу — невисокі двоповерхові приміщення ризниць, сполучені металевими сходами.

В оформленні інтер’єру домінує мармуровий головний вівтар, який є однією з кращих робіт відомого львівського скульптора кінця кінця XIX — початку XX ст. Петра Войтовича (1862–1936), й належить до найбільш характерних творів львівського мистецтва свого часу. Він — один із рідкісних творів такого спрямування й тим більш цікавий, що зберігся на своєму первісному місці. По боках від табернакля — два симетрично розташовані ангели на колінах.

Крім головного вівтаря в костьолі збереглася також фігура Христа в каплиці, яка завершує лівий неф і три розп’яття — під хорами та в крипті.