Troškūnų dvaro savininkas Vladislovas Sakalauskas 1696 m. atsikvietė bernardinus, pastatė vienaaukštį mūrinį vienuolyną, 1698 m. – medinę bažnyčią. Iš pradžių vienuolynui dovanojo 2 valakus žemės ir pinigų iš Raguvos ir Troškūnų dvarų. Vėliau skirta 30 valakų Surviliškio žemės be valstiečių. 1743 m. bažnyčia sudegė. 1747 m. atstatyta, 1770 m. vėl sudegė.
Vienuolyno gvardijono kunigo Domininko Dambrausko rūpesčiu 1774–1787 m. pastatyta dabartinė mūrinė bažnyčia. Ją 1803 m. rugpjūčio 12 d. konsekravo Vilniaus pavyskupis Dovydas Pilkauskas. 1800 m. pastatyta mūrinė varpinė (archit. Pjetras de Rosis).
1794 m. pastatytas mūrinis vienaaukštis U raidės formos vienuolynas. Prie jo 1797 m. įsteigta 5 klasių vidurinė mokykla (nuo 1803 m. – 6 klasių, nuo 1829 m. – gimnazija), 1834 m. vietoj jos – Panevėžio bajorų mokykla (1840 m. iškelta į Panevėžį). Mokykla turėjo įvairių mokymo priemonių, biblioteką, kurioje buvo apie 300 knygų. Vienuolyne XVIII a. veikė vienuolių retorikos mokykla.
Troškūnuose XVIII a. pabaigoje klebonavo religinių raštų autorius Ciprijonas Lukauskis. Vienuolis kunigas Andrius Beinoravičius 1833 m. areštuotas ir apkaltintas dalyvavimu 1831 m. sukilime. Neįrodžius kaltės 1834 m. paleistas. M. Muravjovo įsakymu triskart tirta, ar Troškūnų bernardinai neprisidėjo prie 1863 m. sukilimo. Nors įrodymų nerasta, 1864 m.vienuolynas uždarytas. Dėl lietuviškos veiklos 1896 m. nubaustas vikaras Vincas Pacevičius, 1902 m. – vikaras Pranas Janulaitis (istoriko Augustino Janulaičio brolis).
1890 m. rekonstruota ir paaukštinta varpinė. Prie bažnyčios 1902 m. suburti vyrų ir vaikų chorai. 1908 m. atnaujinta bažnyčia. 1929–1937 m. Troškūnuose buvo įsikūrę pranciškonai. Jie suremontavo bažnyčią, vienuolyną, pastatė parapijos salę.
Bažnyčia vėlyvojo baroko stiliaus, lotyniško kryžiaus plano (42,7x16,8 m), bebokštė. Turi 7 altorius. Šventoriaus tvora mūrinė, dalis metalinė. Jame stovi už bažnyčią aukštesnė mūrinė varpinė.
