Jämfört med andra kyrkor i trakten som bevarat sin medeltida karaktär har Giresta kyrka i stället förändrats markant vid flera tillfällen. I Giresta har det funnits en kyrka åtminstone sedan 1200-talet, då kyrkoherden i Giresta omnämns som medlem i en grupp som reser till Rom för att representera den nordliga kyrkoprovinsen (Sverige) vid en ärkebiskopsvigning.
Giresta kyrkan byggdes om under de följande århundradena; vid mitten av 1400-talet fick kyrkan bland annat välvda målade tak med blomrankor, helgonfigurer och bibliska scener. Giresta socken är rik med flera stora gårdar, och som gåvor under 1600- och 1700-talen fick kyrkan bland annat ny predikstol, dyrbara textilier och kyrksilver. Däremot visade det sig snart att den vackra kyrkan fick stora problem med sättningar och sprickor och 1784-85 byggdes kyrkan om radikalt under ledning av hovrättsrådet von Post på Stora Bärby. Valv och pelare från medeltidskyrkan togs helt bort och kyrkan fick helt ny karaktär med luftiga trävalv och stora fönster - typisk för upplysningstiden. Däremot behölls predikstol och altaruppsats tillverkade av den kände bildhuggaren Magnus Granlund. Kyrkan återinvigdes på Mickelsmäss 1785.
1911 utbröt en häftig brand och Giresta kyrka förstördes helt så att endast murarna fanns kvar. Uppdraget att bygga upp Giresta kyrka gick till arkitekten Hjalmar Törnqvist som fick instruktion att vara "obunden av det förgångna" i sitt arbete. Den gamla kyrkan återuppbyggdes därför inte utan byggdes om.
Giresta kyrka var nu alltför stor i förhållande till folkmängden i socknen, och kyrkorummet förminskades därför. Dels genom att det förkortades åt öster vilket gav plats åt en sakristia, och dels genom att rummet smalnades av med arkader och sidogångar. Hela kyrkan fick synliga takstolar och altaret placerades i en nisch med målningar av Olle Hjortzberg. Över triumfbågen finns ett skepp i relief tillsammans med texten "Låtom oss ila till den eviga glädjen". Kyrkan återinvigdes av ärkebiskop Nathan Söderblom den 10 oktober 1914.
Problemen med sprickbildningar återkom under 1900-talet och en omfattande renovering blev åter nödvändig i slutet av 80-talet. Den kom att bekostas av finansmannen Anders Wall som härstammar från trakten. Kyrkan återinvigdes 1988 och används nu åter flitigt som församlingskyrka men även regelbundet som konsertkyrka för Giresta musikstiftelse som instiftats av Anders Wall.