Žiežmarių bažnyčios istorija pakankamai sudėtinga. Ji pradėta statyti tarp 1502 ir 1508 metų. Apie 1620 m. bažnyčia buvo atitekusi protestantams. Rusų invazijos metu (1654-1655) bažnyčia sunaikinta, bet 1672 m. atstatyta. 1744 m. senojoje vietoje pastatyta nauja pušinių rąstų bažnyčia, iš išorės apkalta lentomis, su dviem bokštais ir 5 altoriais. 1875 m. Vilniaus gubernatorius leido Žiežmarių dvaro savininkui Benediktui Tiškevičiui savo lėšomis pastatyti naują varpinę vietoj apgriuvusios senosios. 1895 m. Vilniaus generalgubernatorius klebonui leido perstatyti bažnyčią ir ją padidinti. Ji ne tik praplėsta, bet ir įtaisyti du nauji altoriai. 1896-1898 m. bažnyčios vikaru buvo kunigas garbės kanauninkas Kazimieras Daukša. Jis pirmasis Žiežmarių bažnyčioje pradėjo laikyti lietuviškas pamaldas. Jo pradėtą lietuvybės skleidimo darbą XX a. pradžioje tęsė vikaras kunigas Stanislovas Šlamas.
1908 m. sausio 29 d. Žiežmarių klebonas kunigas J. Augūnas dvasinės vyresnybės prašė leisti statyti miestelyje naują, mūrinę bažnyčią, nes senosios remontas dėl jos blogos būklės yra neįmanomas. Ją buvo manoma pastatyti iš parapijiečių aukų, kurios pradėtos rinkti nuo 1909 metų. 1913 m. sausio 7 d. Vilniaus gubernatorius leido statyti naują bažnyčią. 1914 m. senoji bažnyčia nugriauta, „tinkama medžiaga statybai, sugriautosios bažnyčios, paskirta statymui naujos klebonijos, o likusioji medžiaga sunaudota išdegimui kalkių naujos bažnyčios. Pamaldoms laikyti laikinai buvo paruošta varpinyčia, prie kurios buvo pristatytas trisienis, o iš antrosios pusės pristatyta sen. bažnyčios zakristija“ (iš 1926 m. rašyto bažnyčios inventoriaus). 1914 m. senosios bažnyčios vietoje išlieti pamatai, pastatytas 1 m aukščio akmeninis cokolis ir 2 m aukščio sienos. Prasidėjus Pirmajam pasauliniam karui, statybos darbai sustojo. 1922 m., klebonaujant kunigui Juozapui Balčiūnui, vėl atnaujinta statyba. Neišmūrijus bokštų, neįrengus vidaus, 1924 m. gruodžio 22 d. bažnyčia buvo pašventinta. Varpai tebebuvo senojoje, medinėje varpinėje. 1929 m. pastatytas vienas bažnyčios bokštas; antro pastatyti nebespėta. Taip ir stovi bažnyčia su vienu bokštu iki šiol.
Žiežmarių bažnyčios interjerą puošia nauji lakuoto medžio neogotikiniai altoriai, padirbinti XX a. 7 dešimtmetyje. Didžiojo altoriaus pirmajame tarpsnyje įkomponuotas „Švč. Mergelės Marijos Sopulingosios“ paveikslas, puoštas metalo skardos aptaisais. 1884 m. nutapytas Švč. Mergelės atvaizdas kabojo senosios bažnyčios didžiajame altoriuje ir buvo dengiamas paveikslu „Šv. apaštalas Jokūbas Jaunesnysis“ (XIX a. ketvirtas ketvirtis). XVIII a. trečiajame ketvirtyje sukurti du kanoninės kompozicijos paveikslai. Pirmasis - „Rožinio Švč. Mergelė Marija“, antrasis – „Nukryžiuotojo“ paveikslas, reprezentuojantys rokoko laikotarpio profesionaliąją religinę tapybą. Monumentalios kompozicijos kūrinius „Šv. Rokas“ ir „Šv. Šeima“, kabojusius šoniniuose altoriuose, XIX a. ketvirtajame ketvirtyje nutapė vilnietis dailininkas Stanislovas Šlajevskis. Galinės sienos nišoje įkomponuotos puikios drožybos alegorinės skulptūros „Fides“ („Valdžia“) ir „Potestes“ („Tikėjimas“). Panašaus laikotarpio, to paties autoriaus (?) dvi porinės angelų statulos rastos bažnyčios palėpėje. Jos, kaip ir kiti jau nebenaudojami dekoratyvinės drožybos elementai, matyt, puošė senosios Žiežmarių bažnyčios altorius, įrengtus po 1774 m. šventovės atnaujinimo. Nedidelė XVIII a. trečiojo ketvirčio Nukryžiuotojo skulptūra, sukurta drožybos amato pasimokiusio meistro, atspindi rokoko plastines ypatybes. Beveik šimtmečiu vėlesnis įspūdingo dydžio “Nukryžiuotasis” – išraiškingas savito braižo provincijos skulptoriaus kūrinys. Ekspresyvi, įtaigiai Kristaus kančią perteikianti katafalko kryžiaus Nukryžiuotojo figūra drožta skulptoriaus profesionalo. Nežinomo meistro sukurtas procesijų altorėlis išsiskiria puikia išlikusia XVIII a. trečiojo ketvirčio dekoratyvine drožyba.
Šiuo metu bažnyčia yra dalimi per Lietuvą einančio švento Jokūbo kelio (Camino lituano).