Az épület alapkövét még 1756-ban tették le. Az építkezést Bíró Márton püspök rendelte el, miután a török időkben igencsak megrongálódott régi, középkori eredetű templom már nem volt megfelelő a sümegi hívek számára. A munkálatok során a veszprémi székesegyház építkezésénél megmaradt köveket használták fel. Maulbertschet a püspök hívta hazánkba, kifejezetten azért, hogy elkészítse az új templom freskóit. A sümegi volt a festő első magyarországi munkája, de később dolgozott még Pápán, Székesfehérvárott, Komáromban, Vácott, Győrben, Szombathelyen és Egerben is. A barokk stílusú templom főhomlokzatán Szűz Mária, Szent István és Szent László kőszobra áll, de az épület őrzi építtetője emlékét is: a háromrészes főpárkányzat középső íve alatt ott van Bíró Márton címere. A torony eredeti teteje az 1799-es városi tűzvészben leégett, a ma látható toronysisak az 1800-as évek elején épült. Az épület igazi értéke azonban egyértelműen a belső díszítés. A bécsi művész harminchárom éves korában kezdte itt festeni lángoló színvilágú, eksztatikus freskóit. Két önarcképet is készített: egyet a karzatra, amely bodorított hajjal, narancssárga selyem kabátban, parlagi nemes urak és veszprémi, illetve sümegi szépasszonyok társaságában ábrázolja őt; a másikon pásztorként jelenik meg a Krisztus születése kompozícióban.
A freskókon kívül a templom bútorzata, berendezései is értékesek: a két oratórium, a szentély rokokó imapáholyai, a sekrestye szekrénysora, a rokokó szószék valamint a két első padsor tulipános, virágos díszítései.
