Pirmoji medinė bažnyčia Musninkų miestelyje buvo pastatyta dar iki XVI a. pradžios, vėliau ją perėmė evangelikai reformatai. XIX a. viduryje nutarta statyti naują mūrinę bažnyčią. 1855-1861 m. senosios bažnyčios vietoje Musninkų dvaro dvarininkas Mykolas Podberskis su parapijiečiais pastatė dabartinę bažnyčią. Ją galima laikyti anksčiausią Lietuvoje neogotikine vienabokšte bažnyčia. Per Pirmąjį pasaulinį karą ji nukentėjo, tarpukariu buvo suremontuota. Šventoriuje palaidotas 1918 m. vasario 16-osios Nepriklausomybės akto signataras Alfonsas Petrulis.
1868 metais prie naujosios bažnyčios iškilusi varpinė – puikiai išlikęs autentiškos liaudies architektūros pavyzdys. Ant mūrinio lauko akmenų pamato pastatyta neaukšta, masyvaus silueto ir kompaktiško tūrio varpinė yra kvadratinio plano, dviejų tarpsnių su rūsiu ir pastoge. Sienos tašytų rastų, kampuose sujungtos “kregždžių uodegų” nėrimu. Keturšlaitis stogas dengtas malksnų danga, kaip tai būdinga senajai etninei architektūrai, skarda dengta kūginė smailė užsibaigia ornamentuotu metaliniu kaltu kryžiumi. Pirmojo tarpsnio langai ir durys arkinės formos, tarpsnis užsibaigia malksniniu stoginėliu. Už pirmąjį siauresnis antrasis tarpsnis fasaduose turi sutrejintas garsines angas, dengtas horizontalia medinių žaliuzių imitacija. Varpinė rekonstruota keletą kartų: 1934 m., 1962 m., 1967 m. ir 1973 m.