W 1604 w Biłgoraju zbudowana została kaplica katolicka, jednak nie ma ścisłych danych o jej umiejscowieniu. W pierwszych latach XVII wieku powstała też pierwsza w mieście katolicka parafia. W 1692 wyodrębniono z niej obecną parafię pw. Trójcy Świętej i Wniebowzięcia NMP. Do tego czasu zanikły też wpływy dominującego początkowo w mieście protestantyzmu.
Pierwszy kościół drewniany (ok. 1700-1732) Około 1700 w miejscu dotychczasowego zboru protestanckiego wybudowano drewniany kościół katolicki, któremu nadano tytuł Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny. Do 1717 kościołem oraz parafią opiekowali się zakonnicy franciszkańscy z klasztoru w Puszczy Solskiej. Według opisu z 1728 świątynia była w całości drewniana i pokryta gontem, a wewnątrz znajdowały się trzy ołtarze.
Obecny kościół murowany (lata 1732-1939) W 1732 staraniem ówczesnego proboszcza, ks. Jana Kantego Mroczkowskiego, rozpoczęto budowę obecnie istniejącego kościoła murowanego. Świątynię wzniesiono jako obiekt w stylu barokowym i zastąpiła ona dotychczasowy kościół drewniany. Inwestycja została zakończona w 1755.