Vanaf 1818 probeerden de rooms-katholieke inwoners van Oud-Vossemeer een kerkgebouw in het eigen dorp te verwezenlijken. In 1841 maakte hoofdingenieur van de waterstaat A. Caland een ontwerp, in mei van dat jaar werd bij Koninklijk Besluit een subsidie van het Rijk toegezegd. Aannemer Markus kon gaan bouwen en op 16 december van dat jaar werd de kerk, een zgn. waterstaatskerk, ingewijd. Patroonheilige werd de H. Willibrordus. De kerk was een statie, die in 1858 door de bisschop van Haarlem tot een zelfstandige parochie werd verheven.

In de loop van de tijd werd de kerk verfraaid door tal van schenkingen. Zo zijn er diverse heiligenbeelden te zien, en het altaar dateert van 1858. De veertien kruiswegstaties, uit 1873, zijn geschilderd door Kerremans. De preekstoel en de communiebank verdwenen in de tweede helft van de twintigste eeuw uit de kerk. In de periode 1991-1995 is de kerk gerestaureerd.