Biskup sandomierski Józef Juszyński zwrócił się więc z prośbą do namiestnika carskiego - hrabiego Berga o pomoc w jej budowie. Trzy lata później - na zlecenie ks. Józefa Urbańskiego, proboszcza parafii radomskiej - budowniczy Antoni Wąsowski przygotował nawet dwa projekty, ale ponieważ car nie dawał zgody na budowę, trzeba je było odłożyć. W 1886 roku Zdzisław Szemianowski przekazał 5 rubli na inwestycję. Cztery lata później ks. Urbański uzasadniał na łamach „Gazety Radomskiej” potrzebę budowy nowego kościoła i apeluje o składanie ofiar na ten cel. Sam zadeklarował 1000 rubli. Zaczynają napływać ofiary, m.in. od kolejarzy.
Na początku 1895 roku ukonstytuował się Komitet Budowy Nowego Kościoła. Komitet wystąpił do gubernatora o zezwolenie na przeprowadzenie publicznej zbiórki pieniędzy i pozwolenie na budowę. Prace projektowe zlecił architektowi Józefowi Piusowi Dziekońskiemu. Rok później projekt był już gotowy. Józefa Łącka ofiarowała 30 tys. rubli, dzięki czemu można było kupić dwie morgi ziemi na wzniesieniu obok Nowego Ogrodu i opłacić prace projektowe.
https://www.cozadzien.pl/radom/spacerkiem-po-miescie-glinice/76692
We wrześniu 1898 roku władze gubernialne wydały zgodę na budowę kościoła. Rozpoczęto ją wiosną następnego roku, pod kierunkiem projektanta i przy współudziale budowniczych miejskich: Augusta Dionizego Załuskiego i Stefana Lamparskiego. W tym czasie prawie 200 tys. rubli przekazał Konstanty Mirecki, a Teodor Karsch ofiarował 100 tys. sztuk cegły. Liczne dobrowolne ofiary składali pracownicy radomskich zakładów oraz przedstawiciele różnych stanów i zawodów.
Do 1903 wykonano prezbiterium i ściany naw. W latach 1904-1907 założono sklepienia, wykonano prace sztukatorskie i położono tynki. Trzy lata później skończone były już wieże, a w 1911 położono posadzkę – płytki wyprodukowano w Fabryce Wyrobów Szamotowych i Kamionkowych „Marywil”. Najpóźniej przystąpiono do prac przy fasadzie. Prace budowlane zakończyły się w 1918 roku.
https://www.cozadzien.pl/radom/spacerkiem-po-miescie-linia-kolejowa-nr-8/76543
Na początku kościół przy ul. Mariackiej był był kościołem filialnym parafii farnej. 28 kwietnia 1921 roku biskup sandomierski Marian Ryx erygował parafię Opieki Najświętszej Maryi Panny. Jej pierwszym proboszczem został ks. Kazimierz Sykulski.
Konsekracji, czyli poświęcenia kościoła w czerwcu 1962 roku dokonał bp sandomierski Piotr Gołębiowski. W 1981 papież Jan Paweł II podniósł świątynię do rangi konkatedry diecezji sandomiersko-radomskiej. Po utworzeniu diecezji radomskiej, w 1992 roku, kościół stał się katedrą.
W 2007 roku rozpoczął się – największy w stuletniej historii zabytku i trwający kilka lat – remont. M.in. wymieniono posadzkę i zmieniono system ogrzewania, wymieniono pokrycie dachowe i przeprowadzono konserwację elewacji.
