18世纪， [[ 中国 ]] 天主教会经历了诸多挫折，使江南地区的教会事业陷入困境。 [[ 道光 ]] 二十年(1840年)传教士在江南教友多次的请愿后，派遣耶稣会传教士重回江南，至 [[ 咸丰 ]] 七年(1848年)，附近教友日渐增多，仅能容纳200余人的老堂已不敷使用，耶稣会南格禄会长决定在徐家汇创办一所住院，提供给神父们每年前来避静及歇夏。

徐家汇天主堂由建筑师 [[ 陶特凡(W. M. Dowdall) ]] 设计， [[ 法国 ]][[ 上海 ]] 建筑公司先期于清 [[ 光绪 ]] 二十二年(1896年)开始搭建工棚雕琢石柱。

1960年4月，上海市天主教第一届代表会议选举 [[ 张家树 ]] 神父为上海教区正权主教，由 [[ 皮漱石 ]] 总主教主礼的祝圣主教仪式就在徐家汇天主堂举行，从此，该堂成为主教座堂，并改奉"圣母为天主之母"为主保，称天主之母堂。

1960年， [[ 张家树 ]] 主教将主教座堂由董家渡圣方济各沙勿略堂迁至徐家汇，由此教区机构都移至此地。

1979年，该堂归还教区后，即着手修复，并于当年11月举行"文化大革命"以后的首次弥撒。1980年圣诞节前夕大堂修缮一新， [[ 张家树 ]] 主教主持圣诞节大礼弥撒，千余教徒恭与弥撒。

1985年1月， [[ 李思德 ]] 、 [[ 金鲁贤 ]] 神父任上海教区助理主教的祝圣仪式在此举行。1988年2月， [[ 张家树 ]] 主教去世后，其骨灰安置在该堂。

1989年9月25日，"徐家汇天主堂"被上海市人民政府公布为上海市文物保护单位(近代建筑类)、第一批优秀历史建筑。[1]

2013年被列入第七批全国重点文物保护单位。[2]

整幢建筑高五层，砖木结构，外观是典型的欧洲中世纪哥特式。大堂顶部两侧是哥德式钟楼，双尖顶砖石结构，堂脊高18米，钟楼全高约60米，尖顶31米，尖顶上的两个十字架，直插云霄。堂身上也有一十字架，颇似轮盘状--生命恰如驾驭轮盘，恰当的比喻。堂身正中是盘型浮雕，繁复华丽，远看极像罗马钟表的形状。外部结构采用清一色红砖，花岗石镶边，屋顶铺设石墨瓦，饰以许多圣子、天主的石雕，纯洁而安详。[4]

堂内有苏州产金山石雕凿的64根植柱，每根又有10根小圆柱组合而成。地坪铺方砖，中间一条通道则铺花磁砖。门窗都是哥特尖拱式，嵌彩色玻璃，镶成图案和神像。主体墙上有巨大圆形花窗，其上镶嵌彩色玻璃，建筑造型挺拔庄严。外墙用黄沙水泥粉刷，屋顶置有大小不等铜皮圆穹，呈孔雀蓝色，尖顶。教堂有祭台19座，正祭台处宽44米，是民国八年(1919年)复活节从巴黎运来，祭台正中安置有圣依纳爵及八位圣人雕像，雕刻精美，色彩鲜明。横轴由南北耳堂组成，十字交叉点上方曾有一座钟楼，有较高的宗教艺术价值。内部的顶部回廊，通过独特的网状设计结合空气动力学原理，让至少三层楼高的大厅不用人工清洗高位玻璃而且保证在教堂的任何一个地方用平常声音说话能传到教堂的任何一个角落。在中间的横廊的窗上有据说是修女自制的贴上去的窗花，很漂亮的颜色和图案，还代表着圣心和圣母心的故事。[3]

徐家汇天主堂可举办婚礼。面向那些向往庄严、神圣、浪漫感觉的都市白领及知识阶层。天主教会在婚姻圣事上一向倡导婚姻神圣、夫妻恩爱、热爱生活、热爱生命。<ref>[4http://travel.sina.com.cn/china/2014-08-01/1835271281_2.shtml 上海徐家汇天主堂 婚礼圣地]，.新浪网 . 2015-03-14 </ref>

婚礼仪式:来宾入教堂-同时进行奏乐(天主教圣乐，《 [[ 结婚进行曲 ]] 》)、亲友点蜡烛仪式-牧师领唱歌班进场-主席(牧师)宣召婚礼开始-伴郎、伴娘、新娘陆续进场-女方家长执新娘进场(全体起立)-女方家长入席-唱歌班(青年会)吟唱圣歌(或有关婚姻的歌曲)-祷告、献诗-牧师(神父)证婚-新郎新娘(主婚人、介绍人用印)-新郎新娘互戴戒指、宣誓-揭纱 -献诗(祝福的话)-谢恩(向双方家长献花或行三鞠躬礼，向来宾致谢)-礼成。

改革开放以来，该堂成为对外开放的重要场所，每年均有世界各地天主教人士前来参与宗教活动或参观访问，其中有 [[ 香港 ]][[ 胡振中 ]] 枢机主教、 [[ 澳门 ]][[ 高秉常 ]] 主教、 [[ 林家骏 ]] 主教、 [[ 菲律宾 ]][[ 海梅·辛 ]] 枢机主教等; [[ 英国 ]] 圣公会 [[ 坎特伯雷 ]] 大主教 [[ 伦西博士 ]] 、 [[ 凯瑞博士 ]] ， [[ 南非 ]] 圣公会主教图 [[ 图博士 ]] 来沪访问期间，曾到该堂参观。[5]

据资料记载，该堂教徒人数建堂时为100余人， [[ 光绪 ]] 二十七年(1901年)1700人，民国31年(1942年)7000人，1951年8400人，1998年10350人。