Katalikai, norėdami apgauti caro valdžią, 1902–1904 m. pastatė didelius namus, kuriuos pavertė koplyčia – Viekšnių parapijos filija. Vidaus reikalų ministras 1904 m. koplyčią leido įrengti. 1906 m. spalio 31 d. pašventinta beveik dvigubai padidinta bažnyčia. Ji turėjo nuolatinį kunigą. „Saulės“ draugijos skyrius 1907 m. parapijos namuose įsteigė lietuvišką pradžios mokyklą. 1911–1914 m. veikė Lietuvių katalikų blaivybes draugijos skyrius.
Po 1928 m. įkurta parapija. Pagal architekto Vytauto Landsbergio-Žemkalnio projektą 1930 m. pradėta statyti dabartinė mūrinė bažnyčia. Ją 1936 m. rugpjūčio 2 d. konsekravo vyskupas Justinas Staugaitis. Bažnyčią 1943 m. dekoravo dailininkas Rimtas Kalpokas.
Vyskupas Justinas Staugaitis, konsekruodamas bažnyčią, ne tik oficialiai ją įšventino, bet ir įtvirtino jos, kaip Mažeikių dvasinio centro, reikšmę. Dailininko Rimto Kalpoko puošyba 1943 metais suteikė bažnyčiai vizualinį grožį, kuris padeda tikintiesiems giliau patirti šventumą. Ypatingą dėmesį verta skirti altoriaus paveikslui, kuris, nors ir ne visada minimas, yra svarbus Jėzaus Širdies garbinimo simbolis. Ši bažnyčia visada buvo gyva tikėjimo vieta, kur žmonės ieškojo paguodos ir stiprybės.