Świątynia wzniesiona na przełomie XIII i XIV wieku, z przybudówkami dostawionymi w XV wieku, w niezmienionej formie przetrwała do 1912 roku, choć w latach 1646, 1726 i 1748 niszczyły ją pożary. Obecny wygląd nadała kościołowi gruntowna przebudowa przeprowadzona w latach 1912–1914, według projektu Stanisława Oszackiego, z zachowaniem gotyckiego prezbiterium pierwotnej świątyni. Do kościoła przylega kaplica świętego Stanisława biskupa, ufundowana w 1641 roku przez kasztelana Andrzeja Samuela Dębińskiego.

We wnętrzu znajdują się: ołtarze i obrazy z XIX wieku oraz ołtarz świętego Stanisława z XVII wieku z czarnego marmuru, stacje drogi krzyżowej i witraże z 1914 roku z krakowskiego zakładu. W ołtarzu główny z 1882 roku umieszczono barokowe figury z kościoła Mariackiego w Krakowie oraz obraz świętego Mikołaja, spod pędzla Michała Stachowicza. Cennymi elementami wyposażenia są też: monstrancja z XV wieku, wczesnobarokowy kielich mszalny z XVII wieku, barokowa chrzcielnica z czarnego marmuru dębnickiego z 1648 roku, wczesnorenesansowy świecznik spiżowy z 1534 roku wykonany w Norymberdze, wielki żyrandol z wizerunkiem Orła Białego, pochodzący z lat międzywojennych oraz mozaikowa Madonna z Dzieciątkiem, obrazek z 1888 roku podarowany Henrykowi Loewenfeldowi przez papieża Leona XIII, i przekazany kościołowi.

Pod świątynią mieszczą się podziemne krypty, w których spoczywają dawni właściciele Chrzanowa, urzędnicy chrzanowskiego dworu i wybitni mieszczanie.

Obok kościoła stoi wolnostojąca murowana dzwonnica wspominana w dokumentach już w XVI wieku. Na jej murze w 2003 roku umieszczono tablicę pamiątkową ku czci chrzanowian walczących o wolną i niepodległą Polskę w latach 1918–1920 i 1939–1989.

Pod koniec XX wieku kościół wymagał gruntownego remontu obejmującego budynek i jego wyposażenie, który przeprowadzono w latach 2000–2008.