Na de Franse tijd (1795-1813) mochten in Nederland weer katholieke kerken worden gebouwd. Bouwplannen hiervoor stonden in de eerste helft van de 19e eeuw onder toezicht van ingenieurs van Waterstaat. Ook in Noordwijk werd een zogenaamde waterstaatskerk (zonder toren) gebouwd, ontworpen door architect C. Dobbe, die destijds fl 30.000 kostte. In 1892 werd Noordwijk door Paus Leo XIII opnieuw tot bedevaartsplaats verheven, waardoor er behoefte ontstond aan een grotere kerk.
Architect Nicolaas Molenaar sr, tevens ontwerper van het Noordwijkse Raadhuis, ontwierp de huidige driebeukige hallenkerk in neogotische stijl, met aan de voorzijde op de linkerhoek de toren met naaldspits. De nieuwe kerk werd tegen de oudere waterstaatskerk aan gebouwd, waarvan alleen de gevel werd afgebroken. Op 17 augustus 1894 (Sint Jeroensdag) werd de eerste steen gelegd. In de eerste jaren werden het priesterkoor, het transept en de sacristie gebouwd. Pas in 1926 was de kerk geheel afgebouwd. Aan de voorgevel werd een beeld van Sint Jeroen geplaatst, vervaardigd in het atelier van Cuypers te Roermond. Tegen de achterwand werden gebrandschilderde ramen geplaatst, geschonken door pastoor Honig en enkele parochianen. De kruiswegstaties zijn van de hand van Jan Dunselman.
Na 1945 maakte Cor van Geleuken schilderingen (o.a. Het Laatste Oordeel) op de wand onder het koor achterin de kerk. In de loop van de jaren ’70 werden tal van wijzigingen in het interieur aangebracht. Zo verdwenen de preekstoel en communiebanken om plaats te maken voor een nieuw liturgisch centrum met een nieuw altaar. In 2000 kwam – naar later bleek ten onrechte – het onheilspellende bericht dat de toren aan de zuidzijde van de kerk op instorten stond. Daarop volgde een ingrijpende restauratie van de toren, die in 2003 gereed kwam. In 2012 heeft een grootscheepse renovatie van het interieur van de kerk plaatsgevonden. In de kerk staan sinds 2013 twee Maarschalkerweerd-orgels. Op 21 augustus 2016 heeft Bisschop Hans van den Hende van Rotterdam in het kader van de viering van een extra Heilig Jaar van Barmhartigheid het linker portaal (Heilige Deur) geopend.
De kerk is een Rijksmonument.
