Buivydžiai 1673–1782 m. priklausė Mikališkių reguliariesiems atgailos kanauninkams. Vienuoliai čia pasistatė koplyčią ir joje laikė pamaldas. Nuo 1744 m. rašytos krikšto metrikų knygos.
1787 m. minima sena medinė, kiauru stogu, supuvusiais sienojais bažnyčia. Vilniaus maršalka Stanislovas Mykolas Radžiševskis apie 1790 m. pastatė medinę aštuoniakampę bažnyčią; įsteigta parapija. 1827 m. visi Buivydžių parapijos gyventojai kalbėjo lietuviškai, nuo 1830 m. pamaldos laikytos ir melstasi tik lenkų kalba.
1902–1906 m. Buivydžiuose klebonavęs Mykolas Masiulis (1857–1906), (palaidotas šventoriuje) gaivino lietuvybę. Lenkijos okupacijos metais klebonavęs Vincentas Miškinis (1893–1973) suimtas ir tardytas. 1982 m. gegužės 29 d. bažnyčia sudegė. Tikinčiųjų lėšomis 1984–1986 m. pastatyta dabartinė mūrinė bažnyčia, savo forma primenanti sudegusiąja.
Mažai kas žino, kad 1790 metais pastatyta aštuoniakampė bažnyčia turėjo gilią simbolinę prasmę. Skaičius aštuoni krikščionybėje reiškia prisikėlimą ir naują pradžią, nes aštuntoji diena simbolizuoja laiką po pasaulio pabaigos. Tokia architektūrinė forma buvo tarsi malda, nukreipta į amžinybę.
Įdomu tai, kad 1982 metais įvykęs gaisras, nors ir skaudus, tapo tikėjimo išbandymu. Bendruomenė, per trumpą laiką atstatydama mūrinę bažnyčią, parodė, jog šventovė yra gyvas organizmas, kurį palaiko žmonių širdys, o ne vien sienos. Dabartinis pastatas išlaikė senąją formą, taip išsaugodamas istorinį ryšį su protėvių maldos vieta. Tai liudija, kad dvasinis tęstinumas Buivydžiuose yra stipresnis už ugnį. Ši vieta išlieka svarbiu dvasiniu centru, kuriame per amžius susipynė skirtingos kalbos, kultūros ir žmonių viltys, ieškančios Dievo artumo.