Pierwotnie planowano budowę kościoła w stylu neogotyckim, powstała nawet jej wizualizacja. Projekt był kontestowany, a ks. Józef Dogwiłło zwrócił uwagę, że świątynia powinna nawiązywać do nazwy osady. Dzięki Zygmuntowi Glogerowi i Henrykowi Sienkiewiczowi, pod koniec XIX stulecia rozpowszechniło się przekonanie, że nazwa Białowieża powstała od "białej wieży", czyli średniowiecznego zamku prawdopodobnie książąt litewskich. W konsekwencji uznano, że biała wieża górująca nad osadą, stanowiłaby symbol przynależności tych obszarów do ziem polskich. lewo|mały|Ołtarz główny

Budowa obecnej świątyni w stylu neorenesansu polskiego została rozpoczęta w 1927 roku według projektu warszawskiego architekta Borysa von Zinserlinga. Kościół został wymurowany w 1931 r., jednakże kryzys gospodarczy opóźnił prace wykończeniowe. We wrześniu 1933 r. nastąpiło przeniesienie kultu z kaplicy (znajdującej się w pałacu carskim) do świątyni. Nieukończona jeszcze budowla została konsekrowana w dniu 15 października 1934 roku przez arcybiskupa Romualda Jałbrzykowskiego, metropolitę wileńskiego. Na dalsze prace budowlane zabrakło funduszy, między innymi dlatego, że po zakończeniu II wojny światowej większa część parafii znalazła się w granicach Związku Sowieckiego. Dopiero w latach 70.