Construite à la fin du 18e siècle, l'Église de Saint-Eustache a une riche histoire.Théâtre de l'affrontement du 14 décembre 1837 entre les patriotes et l'armée anglaise lors duquel tout l'intérieur de l'Église a été détruit par les flammes, elle a  été un lieu de rassemblement central pour la communauté eustachoise.

En 1900, le curé Herménégilde Cousineau s’installe à Saint-Eustache, une ville en pleine expansion touristique. L’annexion de Plage-Laval (maintenant connue sous le nom de Laval-Ouest) à Saint-Eustache entraîne une augmentation de la population de fidèles. Cela incite le curé et les marguilliers à souhaiter agrandir l’église pour mieux les accueillir. S'en suivra, entre 1903 et 1907, une importante phase d'agrandissement et de réfection.  En plus d'élargir l'église, on construit une nouvelle voûte et on y ajoute un deuxième jubé.

À la même époque, Charles-Auguste-Maximilien Globensky offre une statue de saint Eustache en bronze, une création d’Olindo Gratton, qui est placée entre les deux clochers sur le fronton, comme on peut l'observer sur cette photographie. La statue de Saint-Eustache est bénie en 1906.

En 1970, l'église est classée monument historique par le gouvernement du Québec. Dans les années qui vont suivre, des spectacles d'artistes populaires y sont organisés dans le cadre des Fêtes du Vieux Saint-Eustache (Gilles Vigneault, Félix Leclerc...). Grâce à l'accoustique exceptionnel de l'endroit, l'église est plus tard utilisé comme lieu d'enregistrement pour l'Orchestre symphonique de Montréal (1980 et 2002).