兖州天主教堂位于兖州城内西南现在的西御桥南路330号，德国哥特式天主教堂。清康熙年间传教士汤若望、南怀仁等曾在境内建教堂传教，但规模小，不久停止。1891年德国传教士进入兖州，1897年开始营建兖州天主教堂，1899年建成高21米的大圣堂（天主圣神堂）。设计和施工都是爱尔列曼神父承担，教堂至拱心石高14米。20根柱子(5米高)均是石柱到顶，柱础(1．8米)都雕了花。使用了各种颜色的琉璃砖，把飞檐、柱肋等用绿、红、黄色的釉砖装饰起来，房顶 的瓦和滴水檐都是涂了红釉的。此建筑群南北长386米，东西宽216．7米，总面积83646.2平方米。在全国范围内是屈指可数的天主教堂之一，据说曾经是亚洲第四大教堂，其建筑之精美、规模之宏大为世人所瞩目。教堂有巨大的拱顶、高耸的塔楼, 是当代流行的哥特式建筑样式。

另一座主要建筑是现存的“主教楼”，是一座哥特＋华夏式建筑，上面刻有“A.D.1901”等字样。该楼东西长40.3米，南北宽21.8米，高约15米。中间为三层，当时的第一任主教安治泰曾住在这里。这所楼房每间的拱肋都是用彩色瓷砖镶嵌而成，四根青石柱础刻以精美的花纹，楼房内部和走廊顶部都做成穹窿顶式藻井，地面镶以对花地板。室内分为卧室、会客室、卫生间等。主教楼的前面和走廊的墙上，都是用红色、绿色或黄色的瓷釉砖砌成，在门窗上突出“十”字图案，整个建筑丹素炫彩，精美灵巧，给人以华丽的感觉。

从1897年开始营建兖州天主教堂，1899年建成高21米的大圣堂。经过五十多年的增修扩建，到1946年兖州解放前夕，兖州天主教堂共建房718间，其中楼房286间，瓦房432间，征购土地1400多亩，办大小修道院各一处。教堂附属设有医院、修道院、学校、麻风病院、孤儿院、残老院、印书局、园艺场、绣花作坊、避静山庄(在济宁戴庄。目前大部分被精神病院侵占)，酿酒厂及奶牛房等附属单位。

教堂内有中外神父、教徒、修女等1484人。其中外国传教士、修女(以德国为主，间有美国、奥地利等国)202人，中国神父13人。全县设总教堂一处，分堂三处，分布在兖州县86个村庄。

1948年兖州城解放前后，在兖州的天主教外国传教士大都返回了本国，少数留在教堂内。   1953年兖州县公安局将庄里格神父、英伯兰神父等驱逐出境。1956年滋阳（兖州的旧称）县天主教成立，自选自圣主教石麟阁。1958年12月20日，经上级批准，滋阳县政府将天主教的房子、财产大部收归国有。1966年8月，红卫兵砸毁了天主教堂的大圣堂，捣毁了大钟和管风琴（上海博物馆有其编号及记载），各种损失巨大，天主教受到冲击，教务被迫停止。

1980年，恢复天主教组织，开放了城内天主教堂口，由王耀实神父主持教务。1990年，兖州天主教堂有神父3人，修女10人，修士1人。平时有200余人在教堂内过宗教生活，重大节日和瞻礼多达800余人。农村有冠庄铺、鹅鸭厂两个活动点。1993年5月初，祝圣赵凤梧为主教。

2005年，赵凤梧主教在兖州市主教座堂主持教务。王德成神父为堂区主任。修女15人。全市11个乡镇、30个村庄，有教徒近5千人。宗教活动除天主教堂等三个活动点外，平常多分散于教徒家中。天主教兖州教区仍沿袭旧制，跨行政区设置，包括济宁市、枣庄市各县市（区）。