Pirmoji Alantos bažnyčia ar koplyčia pastatyta apie 1504 m. Jokūbas Astikas Alantos bažnyčiai 1534 m. dovanojo Dapkūniškių palivarką su smukle, dešimtinę iš Alantos (Naujasodžio) dvaro ir kitų žemių. Jurgis Astikas 1575 m. vietoj dešimtinės bažnyčiai dovanojo naujų žemių. Per 1656 m. marą visi Alantos kunigai išmirė. Tada bažnytinius reikmenis pasiėmė dvaras. Didysis altorius išvežtas į Kavarsko bažnyčią. 1658 m. vėl paskirtas kunigas.
1675 m. bažnyčia buvo kryžminio plano, be bokštų, su dviem šoninėmis koplyčiomis, kurių viena restauruota, kita sena, apleista. Bažnyčia laikinai dengta šiaudais (čerpių stogą nuardė Kristupas Radvila ir jomis apdengė Biržų rotušę). Altarijai 1682 m. dovanoti Džiugų ir Luciūnų kaimai. Klebonijai 1818 m. priklausė Duobinių ir Kazlų kaimai. Klebono Antano Mažeikos rūpesčiu bažnyčia 1827 m. pailginta, vėliau perstatyti altoriai.
1903 m. patvirtintas naujos mūrinės bažnyčios projektas, paruoštas švedų tautybės architekto Karlo Eduardo Strandmanno (sąmatinė vertė 37 396 rb). Nuo 1904 iki 1909 m. išmūryta bažnyčia, ištinkuota presbiterija, pastatytas senosios bažnyčios altorius ir pradėtos laikyti pamaldos. Baigta 1912 metais. Statyba rūpinosi klebonas Domininkas Vainauskis. Bažnyčia įrengta po Pirmojo pasaulinio karo.
1915 m. vokiečiai pasiėmė vargonų metalines dalis. 1921 m. bažnyčią konsekravo vyskupas Pranciškus Karevičius. 1929–1931 m. perstatyti altoriai. Klebono Adomo Vyšniausko rūpesčiu 1937 m. meistrai Benediktas ir Pranas Zakarkos atnaujino ir perdažė bažnyčios vidų, koplyčiai nutapė paveikslų. 1944 m. apardyti bokštai, sienos. Vėliau bažnyčia suremontuota. Klebonas Konstantinas Šimašis (1888–1955) 1951 m. suimtas ir nuteistas 10 m. kalėti.