El templo original fue construido bajo la supervisión del presbítero Juan Antonio de Moya quien llegó a Cubujuquí (Heredia) en el año 1719, se trató de una edificación muy sencilla de adobes con cubierta de tejas.

En 1760, se estimó sustituir la construcción por otra con mejores materiales, a cargo del presbítero Juan de Pomar, quien hizo demoler el templo anterior e hizo levantar otro, de adobes sobre bases de piedra, con pilares de cedro, y cubierta de cerchas de la misma madera. El 31 de octubre de 1797 se colocó la primera piedra del actual templo, cuyo proceso constructivo se sufrió varias interrupciones y tardó aproximadamente ochenta años.

La actual fachada es obra del ingeniero Franz Kurtze, quien la intervino a mediados del siglo XIX debido a daños ocasionados por el terremoto del año 1851, y se aprovechó además para realizar la ampliación en el templo.  La edificación consta de tres naves construidas con calicanto, presenta una volumetría simple y austera, de volúmenes achatados y gruesos muros de dos metros de espesor. Gracias a las precauciones constructivas empleadas, el Templo Parroquial de Heredia es el único edificio colonial de gran envergadura que continúa en pie en el Valle Central. El conjunto se complementa con la sacristía, el baptisterio de planta octogonal y la cúpula.  

Otros elementos destacados de mencionar son las campanas, importadas de Cuzco, Perú, y sus vitrales polícromos importados de Francia. En el interior, el altar está decorado con láminas de oro y candelabros del mismo material. Existe un pequeño baptisterio que es utilizado como sagrario.

El inmueble fue declarado Monumento Nacional según decreto N°3120 de fecha 31 de mayo de 1963