Монументальное здание костела Святого Антония Падуанского, построенного в 1853 году в стиле эклектики, находится на вершине холма и хорошо просматривается с разных сторон. Купольной апсидой храм повернут на запад, его фасад выходит на центральную городскую магистраль. Здание органично вписывается в городской ансамбль.
Католический приход в Толочине был основан еще в 1604 году, когда канцлер ВКЛ Лев Сапега построил в городе деревянный костел, школу и больницу для нуждающихся.
В 1769 году в связи с основанием базилианского монастыря был возведен каменный костел в стиле рококо.
В 1796 году костел стал униатской церковью.
Город неоднократно разорялся во время русско-польской войны 1654-1657 годов и во время Отечественной войны 1812 года. В сентябре 1812 года французские войска разрушили старинный храм.
Еще в 1813 году владельцы Толочина Славинские пожертвовали на строительство нового католического храма 100 000 кирпичей. Царское правительство выделило 2000 рублей серебром, а также строения бывшей таможни для разборки на строительство костела.
В 1818 году рядом с уцелевшей деревянной каплицей был заложен новый каменный храмовый комплекс. Но процесс шел очень медленно, превращаясь в долгострой. Сохранились архивные записи той эпохи, которые об этом свидетельствовали. Вот что было записано в 1841 году: «…костел фигуры четырехугольной, длиной 9, шириной 6 саженей выведен стенами вышиной только на 1,1–2 сажени, долгое время стоял без крыши, был поврежден и стал неспособен к дальнейшему возведению».
В 1848 году был создан новый комитет по сбору средств на строительство храма. «Недострой» снесли, разобрали старый фундамент. Дело пошло быстрее, и всего за шесть лет работы были завершены. В его возведении участвовали Федор Данилов, Степан Варфоломеев, Михаил Кирнюшин и другие строители.
В 1853 году на средства местных жителей, пожертвования помещиков Славинских и деньги из царской казны храм был окончательно построен и освящен в честь Святого Антония Падуанского.
В 1908 году на пожертвования баронессы Унгерн-Штернберг костел покрыли черепицей, а полы сделали терракотовыми. Художник Гутцайт, на средства помещицы С. Годзинской, расписал стены, которые частично сохранились и до нашего времени.
Храм функционировал как приходский костел до 1930-х годов.
После Второй мировой войны в нем были последовательно оборудованы склад, ткацкий цех, мебельный магазин, весовая мастерская, зернохранилище, кафе и клуб. Бесследно исчезли деревянные скульптуры, утрачены резные детали декора, живопись.
В 60-е годы разрушена колокольня церкви, которая так и не была восстановлена.
В 1993 году здание храма возвращено верующим и отреставрировано.
Архитектурный стиль храма эклектичен, в нем смешались черты позднего барокко и неоклассицизма. Храм представляет собой трехнефную базилику, центральный неф продолжен полукруглой апсидой. Основное пространство храма прямоугольное, накрыто двускатной крышей.
Костел относится к Оршанскому деканату Витебского диоцеза.
Храм включен в Государственный список историко-культурных ценностей Республики Беларусь.