Kościół w Wawrzeńczycach ufundował biskup krakowski Iwo Odrowąż – według miejscowej tradycji miało to miejsce w 1223 r. Obejmował on obecne prezbiterium i nawę główną. Świątynia była inkastelowana przez biskupa krakowskiego Jana Muskatę w czasie walk z Władysławem Łokietkiem.
Zapewne na przełomie XV i XVI wieku kościół powiększono o zakrystię i skarbczyk dostawione do prezbiterium od północy.
Około 1600 r. przy kościele powstało Arcybractwo Różańca Świętego. Ku czci Matki Boskiej przeznaczono jeden z ołtarzy bocznych, znajdujący się po północnej stronie nawy głównej. Szczególną czcią otaczano wizerunek Maryi, słynący cudami. O pobożności ówczesnych parafian świadczą liczne wota, które kiedyś znajdowały się na tym obrazie.
W 1676 r. miał miejsce pożar kościoła. Został on odbudowany staraniem biskupa pomocniczego krakowskiego Mikołaja Oborskiego oraz parafian. Zapewne wówczas dobudowano prostokątną kaplicę południową.
W latach 1730-1731 wykonano nowy ołtarz główny. W tym samym 1730 r. wykonano ramy do mens ołtarzy Matki Boskiej Różańcowej oraz św. Zygmunta i zrobiono nową tęczę ze sceną ukrzyżowania. W 1731 r. pomalowano ściany i sklepienie oraz wykonano obrazy: św. Stanisława, św. Franciszka i Przemienienia Pańskiego.
W 1741 r. dla działającego przy kościele Arcybractwa Różańca Świętego zbudowano kaplicę północną, dziś zwaną kaplicą Matki Boskiej Szkaplerznej.
W 1845 r. w kaplicy południowej ustawiono nowy ołtarz z obrazem Matki Boskiej Bolesnej. Jego fundatorem był Kazimierz Madej. Obecnie obraz ten wisi w kaplicy Matki Boskiej Szkaplerznej.
Znaczące prace remontowe prowadzono w latach 70. XIX wieku. Wówczas kościół przemalowano, wymieniono posadzkę i strop oraz przerobiono wszystkie ołtarze, ambonę i chór.
W czasie I wojny światowej w wyniku ostrzału artyleryjskiego kościół uległ pożarowi. Spłonęło wówczas niemal całkowicie wyposażenie wnętrza, zawalił się dach i szczyt zachodni.
Projekt odbudowy świątyni wykonali Adolf Szyszko-Bohusz i Bogdan Treter. Zakładał on przeorientowanie świątyni, dobudowanie prezbiterium na planie koła od południa i dobudowanie masywnej wieży od północy. Nie został zrealizowany w całości. Poprzestano na wyburzeniu kaplicy południowej i wybudowaniu w jej miejscu półokrągłego prezbiterium, które po przerwaniu budowy pełni funkcję kaplicy Matki Boskiej Bolesnej. Jeszcze po II wojnie światowej kończono prace w kościele – wtedy wykonano obecne ołtarze boczne.
