W 1617 r. Piotr Wiesiołowski junior ufundował w Białymstoku niewielki kościół katolicki. W połowie XVIII wieku magnacka rodzina Branickich zleciła jego przebudowę i remont, a sto lat później mieszkańcy miasta włączyli się w inicjatywę jego odbudowy i powiększenia. Połowa XIX wieku nie była jednak najlepszym czasem, by oczekiwać przychylnej odpowiedzi ze strony urzędników Imperium Rosyjskiego. Petycja została odrzucona. Tymczasem populacja miasta szybko rosła, a wraz z nią liczba katolickich mieszkańców Białegostoku. Było oczywiste, że ich potrzeby nie mogą zostać zaspokojone bez budowy kolejnego kościoła katolickiego. W połowie lat 90. XIX wieku dziekan białostocki Wilhelm Szwarc, który zasłynął z przedsiębiorczości, zlecił znanemu architektowi Józefowi Piusowi Dziekońskiemu zaprojektowanie nowego kościoła. Miał on stanąć na wzgórzu pośród dawno opuszczonego cmentarza. Z prośbą o pozwolenie na budowę zwrócono się do urzędu gubernialnego, który kategorycznie odmówił. Argumentowano, że projektowana świątynia jest zbyt ostentacyjna, a jej lokalizacja grozi przyćmieniem białostockiej katedry prawosławnej. Kolejna runda należała do białostockiego laikatu, który podczas wizyty cara w 1897 r. próbował pozyskać jego poparcie dla swojej wieloletniej prośby. Ponieważ odpowiedź z Petersburga była jednoznacznie przychylna, białostoccy katolicy wystosowali kolejną petycję, w której prosili o budowę nowego kościoła w majątku Bojary. Urzędnicy guberni grodzieńskiej (do której należał Białystok) nie spieszyli się z prośbą, ale ostatecznie odpowiedź była rozczarowująca. Nie będzie zgody na budowę kolejnego kościoła katolickiego, dopóki w mieście nie zostanie zbudowana druga cerkiew prawosławna, a w międzyczasie katolicy mogą kontynuować rozbudowę swojego starego kościoła. Wobec nieprzejednanej postawy władz wojewódzkich w tej zasadniczej kwestii, biskup wileński zdecydował się na kontynuowanie rozmów w sprawie starego kościoła. W 1899 r. Dziekoński opracował nowy projekt, jeszcze bardziej okazały od poprzedniego. Rozbudowa miała być przykrywką dla architektonicznego majstersztyku. Dziekoński pozostawił nienaruszony korpus ówczesnej nawy, a w miejscu starego prezbiterium umieścił potężną w rozmiarach i majestatyczną w formie dobudówkę. Na początku 1900 r. Grodno zatwierdziło plany. Nowy kościół był jedną z trzech replik kościoła św. Floriana na warszawskiej Pradze. W latach dziewięćdziesiątych XIX wieku był powszechnie uważany za wzór stylu wiślano-bałtyckiego. Zbudowanie repliki kościoła, który uważano za ucieleśnienie kwintesencji polskości, w Białymstoku, na pograniczu kulturowym i etnicznym, było bardzo znaczącym gestem. Kościół górował nad miastem, a dzięki swojej neogotyckiej formie, logicznej konstrukcji i solidnemu wykonaniu stał się czymś w rodzaju symbolu na wschodnich rubieżach ziemi białostockiej. Należał do typu "wielkiej katedry", charakteryzującej się potężną bryłą z masywnym transeptem i dwiema smukłymi wieżami wyrastającymi z fasady, podłużną nawą flankowaną dwiema nawami bocznymi, sklepieniami krzyżowymi, oryginalną konstrukcją latających przypór wzniesionych ponad pochyłymi dachami naw bocznych oraz mnóstwem wyrazistych detali architektonicznych, takich jak ostrołuki, szkarpy, filary kasetonowe, maswerki i szczyty w kształcie łomów. Prace budowlane rozpoczęły się w 1900 roku. Kopanie fundamentów nadzorował miejscowy budowniczy Jan Albrecht, a prace murarskie i budowlane zlecono firmie budowlanej Wacława Wędrowskiego z Warszawy. Zasadnicze prace budowlane zakończono w 1907 r. W 1914 r. ks. Szwarc mógł już z dumą oglądać wnętrze z ołtarzem głównym, ołtarzami bocznymi, amboną i organami. Główny ciężar budowy i wyposażenia świątyni spoczywał oczywiście na białostockich katolikach. Kościół został poświęcony 17 września 1905 roku.