Nhà thờ Trung Lao được khởi công xây dựng năm 1888, do hai linh mục Juan Pages Tràng Thái và linh mục Trứ thừa sai Tây Ban Nha đã chỉ đạo xây dựng xây nhà thờ. Sau hơn 10 năm, cùng với sự hỗ trợ của giáo dân, nhà thờ hoàn thành năm 1898.[1]

Nhà thờ có chiều dài 50m, rộng 16m, gồm 11 gian, được xây bằng gạch, mái lợp ngói đỏ hình vẩy rồng, còn gọi là ngói Nam. Toàn bộ nội thất cung thánh đường đều được làm từ lõi gỗ lim. Cột của nhà thờ là những thân gỗ lim có đường kính từ 70 cm đến 80 cm được để mộc, không trang trí. Các vì kèo, xà khóa, xà cân nâng đỡ cây long cốt được chạm trổ công phu với hoa văn hoa lá uyển chuyển, tạo sự nhẹ nhàng, thanh thoát.

Nội điện tôn trí tượng Đức Mẹ Maria cùng các vị thánh trên một bệ thờ lộng lẫy với hai màu vàng, đỏ. Bệ thờ là một công trình điêu khắc hết sức công phu, được trau chuốt tới những chi tiết nhỏ nhất.[2]

Năm 1986 một trận bão lớn đã làm đổ bức tường các cửa hành lang, sau đó hai bức tường cửa hành lang được xây dựng lại theo kiến trúc hiện đại. Đến năm 1996 trong dịp kỷ niệm 100 năm xây dựng nhà thờ, linh mục Giuse Lê Ngọc Hoàn đã cho cho trùng tu lại nhà thờ và làm lại hai bức tường cửa hành lang theo nguyên bản.[2]t