Theo gia phả họ Đồng làng Đồng Xá: “Năm 1750, cụ Đồng Quang Thiêm, em trai của cụ Đồng Công Từ Thái Hanh là Trung Tổ họ Đồng làng Đồng Xá, ở thôn Đoài, theo đạo Thiên Chúa.” Cũng trong giai đoạn này, ngôi Nhà thờ đầu tiên của làng Đồng Xá được dựng tạm lấy chỗ đón các thừa sai dòng Đa Minh đến giảng dạy và ban các Bí tích.
Một trăm năm sau, năm 1850, cha Tôma Án, hiền phúc tử Đạo, vị cha xứ tiên khởi của giáo xứ Đồng Xá, dựng ngôi Nhà thờ bằng gỗ thứ hai. Ngôi Nhà thờ này bị tháo dỡ trong thời kỳ vua Minh mạng và Tự Đức cấm Đạo, sau đó được phục dựng năm 1872.
Năm 1890, cha Giuse Trần Duy Nhã về coi sóc xứ Đồng Xá. Dù bộn bề khó khăn, nhưng với lòng tin cậy nơi Chúa, cha Giuse cùng với dân làng đã xây ngôi Nhà thờ mới và khánh thành vào ngày mồng 1 tết âm lịch năm 1914.
Hơn hai chục năm sau, năm 1936 cha xứ Giuse Chất mở rộng thêm hai gian cung Thánh để có Nhà thờ như hiện nay với chiều dài 48,3m; rộng 18,6m và cao 8,4m.
Qua hơn 100 năm, chứng kiến bao biến cố nhưng ngôi Nhà thờ giáo xứ Đồng Xá vẫn hiên ngang đứng vững tượng trưng cho sức mạnh kiên trung của các tín hữu nơi đây.
