Švč. Mergelės Marijos bažnyčia yra įsikūrusi vaizdingame Biržų rajone, Nemunėlio Radviliškio miestelyje, kuris yra šalia Latvijos pasienio, prie Apaščios ir Nemunėlio upių santakos. Bažnyčia, pastatyta iš akmenų mūro, išsiskiria savo dekoratyvia išore, kuri yra vienintelė tokia Lietuvoje. Šis architektūrinis paminklas, pastatytas 1854 m., yra istoristinio stiliaus su klasicizmo elementais. Deja, bažnyčios vidus yra kuklus, nes 1915 m. per gaisrą buvo sugriuvęs bokštas, stogas, lubos ir vargonai, o taip pat prarastas altorius bei paveikslai.
Pirmoji katalikų koplyčia Nemunėlio Radviliškyje buvo pastatyta 1719 m., o apie 1782 m. pastatyta medinė bažnyčia, kuri turėjo vieną altorių ir be zakristijos. Šventoriuje stovėjo varpinė. Nuo 1804 m. veikė parapinė mokykla. Nuo 1818 m. nuolatiniu kunigu tapo filialistas Jonas Skapinavičius, kuris pastatė zakristiją.
Akmeninė bažnyčia buvo statoma nuo 1849 m. iki 1854 m. Statybos darbus finansavo grafas Jonas Tiškevičius, kuris savo lėšomis
miestelio centre pastatė dabartinę Švč. Mergelės Marijos Nemunėlio Radviliškio parapijos bažnyčią.
Po 1915 m. gaisro, kuris smarkiai apgadino bažnyčią, Šv. Mišios buvo aukojamos prieglaudoje. Tarp 1921 ir 1928 m. bažnyčia buvo atstatyta. Atstatymo darbai buvo pradėti kunigo Felikso Dėdelės ir užbaigti kunigo Mykolo Jusio. Bokštas buvo pastatytas kitokios formos.
Per Antrąjį pasaulinį karą sudegė parapijos ūkiniai pastatai, buvo apgriauta bažnyčia. Po karo, kunigo Stanislovo Žalio ir kitų rūpesčiu, bažnyčia buvo apdengta lentelėmis, atstatytas gerokai žemesnis bokštas, o presbiterija buvo ištinkuota. Klebonijos vietoje buvo pastatytas mažas namelis. Nuo 1959 m. iki 1976 m. Nemunėlio Radviliškyje gyveno ištremtas vyskupas Vincentas Sladkevičius.
Bažnyčia yra istoristinio stiliaus su klasicizmo elementais. Jos pastatas yra stačiakampio plano (27×19 m), su vienu bokštu. Bažnyčios viduje yra trys navos ir trys altoriai. Šventoriaus tvora yra pastatyta iš akmenų mūro.