Dotnuvoje pirmoji bažnyčia pastatyta iki 1636 m. Kitą, medinę, 1699 – 1701 m. pastatė Mlečkai. Vladas Bžostovskis ir jo žmona Konstancija Mlečkaitė (Žemaičių seniūno duktė) 1701 m. įsteigė bernardinų vienuolyną. Jų sūnus Juozapas 1727 m. vienuolynui skyrė 3 valakus ir 4 margus žemės, 10 000 auksinų.
Vienuoliai 1768 m. pastatė mūrinį vienuolyną, 1773–1810 m. – mūrinę bažnyčią. Iš senosios bažnyčios perkelti 5 altoriai. XVIII a. antrojoje pusėje įsteigta parapinė mokykla. Nuo 1796 m. prie vienuolyno veikė triklasė mokykla, vėliau išaugusi į šešiaklasę. 1806 m. veikė teologijos studijos. Kunigas Antanas Daukša dalyvavo 1831 m. sukilime. Už tai nubaustas 4 m. rekolekcijų Kolainių karmelitų vienuolyne.
1864 m. rugsėjo 12 d. įsakyta vienuolyną uždaryti. Vienuoliai kunigai Jurgis Reichenbachas išsiųstas į katorgą, N. Svolkenas ištremtas į Tobolsko guberniją, Fortūnatas Prokopovičius uždarytas į kalėjimą. Nenaudojamus ir apirusius tris mūrinius buvusio vienuolyno pastatus caras leido parduoti klebonui už 400 rublių. Per miestelio gaisrą 1911 m. rugpjūčio 14 d. bažnyčia sudegė, nukrito varpai. Vėliau bažnyčia suremontuota.
Dotnuvos vikaras Mykolas Buožius (1911–1991) 1948 m. suimtas, nuteistas 10 m. kalėti (į Lietuvą grįžo 1956 m.). Dotnuvoje 1990 m. įsikūrė vienuoliai kapucinai (1991 m. gyveno 3).