Будівництво костелу Діви Марії в Бердичеві було розпочато у 1634 році. Роботи проводилися на території монастиря Кармелітів Босих, частиною комплексу якого є костел. Будівництво велося протягом восьми років, після чого 22 липня 1642 року відбулося урочисте відкриття та освячення. Тут були побудовані й келії. За час свого існування костел багато разів зазнавав руйнувань, але його відбудовували, реставрували, проводили перепланування, використовували для розміщення урядових установ. Лише наприкінці XX століття монастир разом із костелом було передано католицькій громаді, яка провела відновлювальні роботи, відреставрувавши вежу і нижній храм костелу, а також корпуси келій.