Ćmińsk (Czmyńsko, Ćmińsko) i okoliczne wsie istniały prawdopodobnie już w XIII wieku, jednak pierwsze pisemne wzmianki pochodzą z 1452 roku. Wtedy to biskup krakowski Zbigniew Oleśnicki dokonał lokacji wsi na prawie niemieckim: in loco et silva Czmyńsko inter Tumlin, Bobrza i Kostomłoty. Wszystkie małe osady w górnym biegu rzeki Bobrzy (w tym Ćmińsk) do końca XVI wieku należały do parafii Kielce. Na terenach tych prężnie rozwijało się górnictwo oraz przemysł i liczba ludności stale rosła. Z myślą o ludziach pracujących na tych terenach kardynał Jerzy Radziwiłł z parafii Kielce wydzielił w roku 1599 parafię Tumlin. W jej skład weszły wsie Bobrza, Ćmińsk, Tumlin, Kołomań oraz małe przysiółki jak Adamów, Jasiów, Janaszów, Umer, Kaniów, Suchyniów (dzisiejsza Wyręba), Światełek, Samsonów, które bardzo szybko przekształciły się w osady przemysłowo-rolne. Liczba ludności stale rosła i wkrótce konieczna stało się utworzenie nowych parafii. Z Tumlina wydzielono parafię Ćmińsk i Zagnańsk. 9 stycznia 1646 roku biskup krakowski Piotr Gębicki nadał Bernardowi Servallemu przywilej na 25 lat na 2 łany ziemi (ponad 35 ha) w Ćmińsku. W zamian za to Servalli zobowiązał się wystawić kościół murowany z cegły palonej. Jeszcze tego samego roku rozpoczęła się budowa, jednak Włoch do budowy użył polnego kamienia, a cegieł tylko do sklepień. Budowa trwała 3 lata i zakończyła się w 1649 roku. Na utrzymanie świątyni i proboszcza biskup Gębicki oddał dziesięcina z dóbr Ćmińsko, Rogowice i Pępice. Nadanie to potwierdził biskup krakowski Andrzej Trzebnicki w akcie erekcyjnym z dnia 7 października 1658 roku. 22 października tego samego roku biskup Trzebnicki dokonał konsekracji kościoła św. Trójcy.
W 1662 roku w Ćmińsku były 34 gospodarstwa, a w Bobrzy 13. Już w 1665 roku działała - założona przez księdza Walentego Wincentego Mnichowicza - szkoła parafialna. 8 września 1669 roku Piotr Servalli - brat fundatora - założył przy kościele Bractwo Szkaplerza Świętego. W pierwszej połowie XIX wieku na zachód od kościoła wybudowano drewnianą dzwonnicę, a pola parafialne miały powierzchnię 31 mórg i 113 prętów. Na probostwie były 3 stodoły, spichlerz, obora, stajnie i organistówka z glinianą podłogą. Parafia w roku 1824 miała 869 wiernych: w Ćmińsku mieszkały 373 osoby, w Bobrzy 345, w Światełku 74, w Wykniu i Suchyniówku po 26 i w Ciosowej 25 osób. 3 lata później ludność parafii wzrosła do około 1300 osób. Rząd Guberni w 1847 roku planował zniesienie parafii Ćmińsk i wcielenie jej do parafii Tumlin, jednak sprzeciwił się temu biskup sandomierski. W roku 1849 ziemia należąca do parafii - rozrzucona po różnych jej częściach - została zamieniona na jednolity grunt w pobliżu kościoła. Po tej zmianie powierzchnia pól plebańskich wynosiła 40 mórg i 195 prętów. Proboszcz Wroniecki w 1862 roku wydzierżawił ziemię na 6 lat - za kwotę 480 rubli - Łukaszewiczowi z Baraków. Po uwłaszczeniu w 1864 roku probostwo miało tylko 7 mórg i 155 prętów. W latach 80-tych XIX wieku ksiądz Jan Pałysiewicz wybudował plebanię. Najpierw drewnianą, która niestety z powodu dużego zagrzybienia musiała zostać rozebrana a na jej miejscu zbudowano murowaną, która stoi do dziś.
Około 1890 roku zaczęto zbierać składki na rozbudowę kościoła. Jednym z pomysłodawców i darczyńców był Józef Suchenia, który wyjechał z Ćmińska w okolice Częstochowy, gdzie prowadził fabrykę wyrabiającą narzędzia rolnicze. Prace rozpoczęto w 1914 roku. Rozebrano drewnianą dzwonnicę oraz kruchtę przy zakrystii. Autorem projektu rozbudowy kościoła, która polegała na przedłużeniu nawy, był architekt Feliks Talski. Prace budowlane wykonali kamieniarze: Kazimierz Kiniorski, Franciszek Pietraszek, Franciszek Salwa, Józef Zapała, Antoni Misztal, Franciszek Górecki, Grzegorz Rutkowski, Franciszek Jedynak i Leon Buchcic. Nawa w stanie surowym gotowa była w 1917 roku, a prace ostatecznie zakończono w roku 1922. Konsekracji kościoła po rozbudowie dokonał w niedzielę 24 września 1922 roku biskup sandomierski Paweł Kubicki. W uroczystości wzięło udział około 4 tysięcy ludzi.
Pod koniec II Wojny Światowej - 16 stycznia 1945 roku - zniszczeniu uległa wieża kościelna, oraz część dachu i murów kościelnych. Na początku drugiej połowy XX wieku, za czasów księdza Budziosza ściany nawy głównej ozdobiono polichromiami, których autorką była Pawłowska z Warszawy (w pierwotnym kościele istniały polichromie, jednak zostały zatynkowane prawdopodobnie w roku 1889). W tym samym czasie powstała kratkowa dekoracja ścian, wykonana przez kieleckiego murarza Mieczysława Jaworskiego a w oknach umieszczono wielobarwne witraże o kompozycjach geometrycznych. W 1966 roku z części przedsionka wydzielono 2 składziki, zamurowując zarazem boczne arkady otwierające się z niego na nawę. W latach 80-tych ubiegłego wieku około 5 metrów na południe od kościoła wzniesiono murowaną dzwonnicę o wysokości 12,5 metra.
Przełom XX i XXI wieku zaowocował wymianą popękanego stropu w nowszej części kościoła. Ostatnie lata to również gruntowny remont prezbiterium: wymieniono posadzki i odnowiony został ołtarz główny oraz ołtarze boczne. Przebudowano przedsionek nawy głównej likwidując składziki. Wymienione zostało ogrodzenie terenów przykościelnych, zrobiono nowy chodnik od bramy do głównego wejścia do kościoła przenosząc płyty nagrobne pod mur na północ od świątyni. Powiększono parking dla wciąż rosnącej liczby samochodów, otwarto plac zabaw, rozpoczęła się budowa nowej plebani, a kościół zyskał podświetlenie fasady.
