Да сярэдзіны ХІХ стагоддзя патрэбы вілейскіх каталікоў задавальняла невялікая драўляная капліца ад куранецкай парафіі. Яна знаходзілася “ў палацы старасцянскім” – з XVI стагоддзя. Гэта святыня згарэла ў пажары 1810 года.

Першы касцёл у Вілейцы заснаваў ксёндз Севярын Мікутовіч у 1862 годзе. На той час Вілейка ўжо мела статус горада і цэнтра павета Віленскай губерні. Таму і храм пачалі будаваць каменны, што адразу выгадна вылучала яго сярод драўляных забудоў горада. А дагэтуль, да сярэдзіны ХІХ ст., каталікі мелі невялікую драўляную капліцу ад куранецкай парафіі, якая знаходзілася “ў палацы старасцянскім” — з XVI ст. Вілейка была цэнтрам староства Ашмянскага павета Віленскага ваяводства Вялікага княства Літоўскага. У 1810 годзе ў час пажару каплічкі не стала.

Падчас рэпрэсій пасля падаўлення паўстання 1863 года, калі будаўнічыя работы не былі яшчэ скончаны, будынак адабралі ў каталіцкай супольнасці і перадалі праваслаўнаму духавенству. У 1874 годзе храм, пасля перабудовы ў рэтраспектыўна-рускім стылі, асвяцілі як Георгіеўскую царкву.

З 1897 года вілейскія каталікі пачынаюць прасіць дазвол на ўзвядзенне ў горадзе мураванага касцёла і на вылучэнне са складу Касцяневіцкай парафіі асобнай рымска-каталіцкай парафіі з цэнтрам у Вілейцы. Просьбы гэтыя складаюцца на працягу 1897-1904 гадоў.

         Давол на будаўніцтва касцёла быў атрыманы 23 (11) лістапада 1906 года. Атрыманню гэтага дазвола паспрыяў выдадзены ў 1905 годзе імператарам Мікалаем ІІ маніфест аб свабодзе сумлення. У тым жа 1906 годзе распачалося ўзвядзенне касцёла пад тытулам Узвышэння Святога Крыжа, поруч з гэтым, пад тым самым тытулам была наноў утворана асобная рымска-каталіцкая парафія з цэнтрам у Вілейцы.

20 ліпеня, паводле юліянскага календара, 1907 года адбылося асвячэння вуглавога каменю пад касцёл. Пры часовым алтары ксёндз-дзекан Віктар Бялазор цэлебраваў Святую Імшу, затым ксёндз Раманоўскі з Параф’янава абвесціў казанне, нарэшце накіраваліся да падмурку, для асвячэння і закладкі вуглавога каменю. Укладзены ў шкляное начынне пергамент казаў: «Anno Domini 1907 die Julii 8 [Паводле грыгарыянскага календара], Ego Viktor Białłozor, Decanus Vilejcensis, delegatus ob Excellentissimo Illustrissimo et Reverendissimo Eduardo Libero Barone de Robb, Episcopo Vilnensi, presentibus intra Subscriptis hunc primarium Lapidem benedixi et sub ecclesia parochialis Vilejcens. st. Exaltationis S. Crucis imposui. In quorum fidem et c.» (“У год Панскі 1907, у дзень восьмага ліпеня, я Віктар Бялазор, вілейскі дэкан, дэлегат Найслаўнейшага, Найяснейшага і Найшаноўнейшага Эдуарда барона дэ Роб, біскупа віленскага, прадстаўлены паміж тымі, хто падпісаўся; гэты першы камень паблагаславіў пад вілейскі парафіяльны касцёл Узвышэння Святога Крыжа. З даверам да ўсяго гэтага і г.д.”)

Усе старанні пры атрыманні дазвола ўзяў на сябе спадар Аляксандар Любанскі з Любані, які распачаў ахвяраванні, даруючы прыгожы пляц з усёй забудовай, абавязаўшыся ўласным коштам справіць усё ўнутранае абсталяванне святыні... за ім пасыпаліся іншыя ахвяры. Нягледзячы на гэта, да патрэбных 30.000 рублёў яшчэ даволі далёка, і па-сутнасці, гэта стала прычынай унясення зменаў у першапачатковы праект святыні, што прывяло да спрашчэння знешняга выгляду касцёла. Згодна з праектам інжынера Аўгуста Клейна (ён жа аўтар касцёла ў в.Ілля Вілейскага раёна) архітэктура святыні нясе ў сабе рысы неараманскага стылю і неаготыкі. Касцёл з жоўтай цэглы на падмурку з каменных блокаў уяўляе сабой 3-нававы аб’ём з 5-граннай апсідай, які перасякаецца трансептам. Дамінанта ўсёй кампазіцыі – высокая вежа. У інтэр’еры завяршэнні сценаў, аркі, крыжовыя скляпенні распісаныя пад мазаічныя арабескі.

Справай пабудовы касцёла ў 1912 годзе займаўся ксёндз Ян Венукевіч, (ён жа ўзначальваў Камітэт будоўлі касцёла ў 1909 годзе і, напэўна, кіраваў ім да канчатковага ўзвядзення святыні). У тым жа годзе кіраванне завяршэннем будоўлі ўзяў на сябе інжынер Філіповіч-Дубоўскі.

Будаўніцтва святыні скончылася ў 1913г. Набажэнствы ў новазбудаваным касцёле пачаў адпраўляць ксёндз Адольф Снежка-Блохі. У 1922-1928 гг. касцёл Узвышэння Святога Крыжа, які пацярпеў ад артабстрэлаў першай сусветнай вайны быў адрэстаўраваны. У 1931 годзе, пасля аднаўлення, кансэкраваны арцыбіскупам Віленскім Рамуальдам Ялжбыкоўскім.

Пасля Другой сусветнай вайны яго напаткала тая ж доля, што і шмат іншых: святыню зачынілі, а потым прыстасавалі пад склад. У 1979 годзе пачаліся работы па рэстаўрацыі храма, архітэктар Л. Паўлава. Пераробкі амаль не змянілі пачатковы выгляд касцёла, калі не лічыць аддзяленне сцяной ад асноўнага аб’ёма капліцы Маці Божай справа ад апсіды (сёння тут другая закрыстыя).

У 1988 годзе касцёльны будынак быў прыстасаваны пад Дом мастацтваў імя Н. Ю. Сілівановіча.

У 1990 годзе касцёл Узвышэння Святога Крыжа перададзены вернікам. У той жа год у вернутай святыні 4 сакавіка была цэлебравана першая Святая Імша, а 6га чэрвэня біскуп Тадэвуш Кандрусевіч рэкансэкраваў касцёл і 265 вернікам удзяліў сакрамэнт канфірмацыі.

У адноўленай парафіі пробашчам стаў ксёндз Эдмунд Даўгіловіч-Навіцкі. Пад яго кіраўніцтвам праходзілі працы па прыстасаванню вернутага вернікам касцёла да рэлігійных мэтаў і аднаўленню яго ўнутранай прыгажосці. У касцёл была вернута копія абраза Маці Божай Міласэрнасці (Вострабрамскай), якая заняла сваё месца ў галоўным алтары. Гэты абраз, у гады нядзейнасці святыні, збярог ксёндз Станіслаў Жук.

Са жніўня 2003г. у парафіі пачалі працаваць сёстры ад Анёлаў. У верасні 2003 года быў заснаваны хор дзяцей і моладзі Вілейскай парафіі, які атрымаў назву “Angeli”.

30 чэрвеня 2004 года з Вілейкі упершыню вырушыла самастойная пешая пілігрымка да Будслава. Раней пілігрымы з Вілейкі далучаліся да пілігрымкі, якая выходзіла з г.Маладзечна. 14 жніўня 2004 года адбылося асвячэнне капліцы ў гонар Найсвяцейшага Сэрца Езуса Хрыста, што была пабудавана каля касцёла . Будаўніцтва капліцы было завершана стараннямі парафіянаў улетку таго ж года. У 2004 годзе быў выдадзены таксама, парафіяльны спеўнік «Хвалім Пана разам з анёламі».

29 чэрвеня 2004 года з Вілейкі упершыню вырушыла самастойная пешая пілігрымка да Будслава.

Стараннямі ксяндза Аляксандра Барылы і вернікаў летам 2005 года пачаліся працы па ўсталяванню крыжа на вежы Вілейскага касцёла. 14 верасня таго ж года, падчас парафіяльнага фэста, крыж для вежы быў асвечаны бікупам Антоніям Дзям’янкам. У кастрычніку, на вышыні большай за 50 метраў, сімвал хрысціян быў змешчаны на касцёле.

У 2006 годзе парафіяльны хор “Angeli” запісаў два кампакт дыскі: “Радасная вестка” (з каляднымі песнямі) і “Анёлаў хор благаслаўляе Пана”.  

14 верасня 2006 г., падчас Імшы ва ўрачыстасць тытулу парафіі, Апостальскі Адміністратар Мінска-Магілёўскай архідыяцэзіі біскуп Антоній Дзям’янка асвяціў электронныя званы, якія былі ўсталяваныя на вежы Вілейскага касцёла.

У снежні 2007г. распачалося будаўніцтва парафіяльнага дома. Восенню 2009 г. у яго памяшканнях распачалася катэхізацыя. Будаўніцтва было завершана ў 2010 годзе і 14 верасня парафіяльны дом быў асвечаны Мітрапалітам Тадэвушам Кандрусевічам.   Вакол касцёла і парафіяльнага дома была пастаўлена агароджа, а таксама зроблена добраўпарадкаванне тэрыторыі.

Нашая парафія сёння - гэта шматлікая літургічная служба, дзіцячы і моладзевы хоры, хор дарослых, рухі Жывы ружанец і Легіён Марыі, гэта супольнасць людзей, якія імкнуцца верна ісці за Хрыстом – адзіным Збавіцелем свету.