清康熙四十六年（1707），法國籍傳教士隆盛來無錫傳教，在城內永定橋沿河西河頭道長巷天主弄附近建造小教堂，這是無錫地區第一座天主堂。三里橋天主教堂建成于清道光三十年（1850），最初只有三間堂房，這座教堂為典型的哥特式建筑，具有中西合璧的建筑風格，磚木結構，外墻青磚白縫，絳紅色的房屋，尖尖的屋頂。整體平面呈十字形。雄偉的鐘樓高達62米，聳立在京杭大運河畔。正面頂部豎立大十字架，下面有大理石一方，上刻陰文“天主堂”三個金字，為書法家王致中遺墨。兩側有磚刻陽文白底金字對聯，“萬有資生淵微莫測，一元默化浩蕩難名”，相傳為清康熙帝所撰。天主教堂幾經毀壞和修復，除義和團兵燹之外的最嚴重的一次事件是，清光緒十七年（1891）四月無錫爆發的燒教堂、驅教士的教案。次年，法國籍彭安多神父向清廷索賠，于原址重建一座更大的教堂，占地27畝，耗資白銀66000兩，教堂全部建筑面積為2700多平方米，能容納4000人，即現在的無錫三里橋天主堂，這是江蘇省內開辦較早且規模最大、最有名聲的天主教堂。
2006年6月5日，三里橋天主堂被公布為第六批江蘇省文物保護單位。