El 15 de abril de 1580, en carta enviada al rey de España por el 3º Obispo de Santiago, Fray Diego de Medellín menciona la existencia de una parroquia rural en la Villa, que estaba servida por el sacerdote Jerónimo Vásquez.
En otra carta con fecha 25 de junio de 1662, se habla de la parroquia de San José.
En los libros parroquiales, con fecha 25 de noviembre de 1712, se dice de la primera visita del Obispo de Santiago a Melipilla don Luis Francisco Romero.
En 1759 la Parroquia de Melipilla comprendía un territorio que cubría desde el río Maipo hasta el mar y limitando al norte con los cerros de Ibacache.
El 11 de octubre de 1742, el Gobernador Manso de Velasco ordenó la construcción de “un edificio decente y durable para esta Iglesia Parroquial”.
En 1827 la Iglesia es reparada “por dentro y por fuera”.
En 1891 se le hacen otros arreglos.
En 1975, el 4 de diciembre, la Iglesia Parroquial pasó a ser “Templo Vicarial de la zona Rural Costa del arzobispado de Santiago”.
El terremoto de 1985 dejó a muy mal traer su estructura.
En 1991 se empieza a construir en ese mismo lugar la Catedral para el señor Obispo y la construcción oficial es el primero de mayo de 1991 en la fiesta de San José Obrero. Su consagración fue el 3 de mayo de 1992. La bendición se llevó a cabo el 29 de junio de 1993 tras terminada la construcción del campanario.