Bažnyčią, Lietuvos didžiojo kunigaikščio Vytauto įpareigotas, 1410 m. pastatė Mykolas Gintilavičius-Gentvila. 1445 m. ji aprūpinta beneficija (vėliau aprūpindavo Giedraičiai). 1510 m. bažnyčia buvo perstatyta. Klebonui priklausė miestelio jurisdika, 8 kaimai, 3 ežerai. 1542 m. įrengtas Šv. Onos altorius.
1655 m. Rusijos kareiviai bažnyčią sudegino, 1676 m. dar buvo laikina bažnyčia. 1725 m. įkurta Šv. Rožančiaus brolija. 1777–1782 m. veikė parapinė mokykla.
Žemaičių vyskupas Juozapas Arnulfas Giedraitis ir jo brolis Martynas 1809 m. pastatė dabartinę mūrinę bažnyčią. Pagal vyskupo valią po mirties (1838 m.) jo širdis įmūryta presbiterijos sienoje; zakristijoje kabo fundatoriaus portretas. 1893 m. bažnyčioje vartota lenkų kalba, bet pamokslai sakyti ir lietuviškai. Pamaldos 1903 m. pradėtos laikyti lietuvių kalba, suburtas lietuvių bažnytinis choras. 1911 m. lenkai trukdydavo lietuviškas pamaldas bažnyčioje. 1912–1913 m. riaušių kėlėjai buvo teisiami. 1912–1914 m. veikė Lietuvių katalikų blaivybės draugijos skyrius, kuris 1913 m. birželio 29 d. Giedraičiuose surengė pirmą viešą lietuvišką vaidinimą.
1919 m. rugpjūčio 24 d. lenkai sutrukdė lietuviškas pamaldas, tyčiojosi iš klebono, jį terorizavo ir išvežė iš Giedraičių. Klebonas Kazimieras Liesevičius (1883–1963) 1949 m. suimtas ir nuteistas 10 m. kalėti. Į Lietuvą grįžo 1955 m.