Giáo họ Phú Đồng được đón nhận ánh sáng Tin Mừng vào đầu thế kỷ XX. Trước đây, Phú Đồng là khu cồn cát của biển đông, còn gọi Kẻ mèn Gồ xanh và Phú Đồng trực thuộc giáo họ Thất sự (Giáo xứ Thất sự ngày nay).
Năm 1947, Đức Cha Ubierna Ninh thành lập giáo họ Phú Đồng, thuộc giáo xứ Thanh Châu và nhận Lễ Đức Mẹ Fatima làm bổn mạng. Khi đó, số giáo dân chỉ vẻn vẹn có 70 nhân danh. Cùng năm này, giáo họ đã khởi công xây dựng ngôi Thánh đường đầu tiên.
Cơn bão năm Nhâm Thìn (1952) đã làm đổ hoàn toàn ngôi Nhà thờ. Năm 1953, cha xứ cùng giáo họ đã xây dựng ngôi Nhà thờ mới. 10 năm sau, cơn bão năm Nhâm Dần (1962) đổ vào mảnh đất này và làm sập toàn bộ ngôi Thánh đường. Một ngôi Nhà thờ mới được giáo họ và cha Giuse Vũ Văn Vân xây dựng, hoàn thành vào năm 1963.
Lại thêm một thử thách cho giáo họ, năm 1983 cơn bão năm Quý hợi lại một lần nữa làm sụp đổ ngôi Nhà thờ xây dựng từ 20 năm trước. Ngay khi ổn định cuộc sống, cha chính xứ Antôn Bùi Xuân Huyên lại cùng giáo họ xây dựng gây dựng lại ngôi Thánh đường với tổng diện tích 70m2.
Đến năm 2005, cha Giuse Mai Trần Nga và giáo họ xây dựng ngôi Thánh đường mới như ngày nay với chiều dài 38,5m, rộng 18,5m, cao 15m và tháp giữa cao 29,2m.
Trải qua bao thăng trầm của lịch sử kể từ ngày đón nhận ánh sáng Tin Mừng, giáo dân nơi đây tỏ rõ sự kiên cường trong đức cậy trông và đức tin vẫn triển nở.
