История римско-католического костела начинается в 60-е годы XIX века. После подавления польского восстания 1863 года проводилась массовая высылка повстанцев в различные губернии России, тысячи католиков-поляков оказались в Тамбовском крае.
Многие со временем прижились в Тамбове, возникла потребность в храме. И в октябре 1896 года тамбовские католики в зале Публичной библиотеки приняли решение о строительстве. Проект и смета были разработаны в 1898 году. Огромное здание костела было построено в предельно короткие сроки: 25 мая 1903 года здесь уже совершалось богослужение. Готический стиль собора – вытянутого по продольной оси здания с многочисленными стрельчатыми арками, карнизами, изящной орнаментацией и двумя высокими островерхими башнями был уникальным не только для Тамбова, но и для всей центральной России. Усадьба вокруг костела была наполнена зеленью и розовыми цветниками.
Только тридцать два года храм служил верующим. В 1918 году городские власти сделали первые попытки реквизировать имущество костела и изъять метрические книги. Благодаря собранным в Польше средствам удалось начать восстановление храма, постепенно приобретающего первозданный вид. В августе 2000 года были освящены кресты и воздвигнуты шпили над колокольнями. Освящение и установка колоколов состоялись 2 октября 2001 года.
На территории находится памятник, посвященный Николаю Мерликийскому (скульптор Церетели)
