Aproximadamente em 1810, uma estrada ligando a freguesia de Santo Antônio de Piracicaba à Vila de São Carlos de Campinas foi aberta, em local ainda sertão, conhecido como “Região dos Toledos”.
Farta em águas, coberta por densas matas e apresentando qualidade de solo excepcional para cultivo, a região começou a ser procurada por sesmeiros e sitiantes.
Dentre estes, Dona Margarida da Graça Martins, da cidade de Santos, viúva do sargento-mór Francisco de Paula Martins, por volta de 1817 adquiriu uma sesmaria delimitada ao norte com o rio Piracicaba e na direção nordeste com o rio Quilombo, e para cá se dirigiu com seus filhos, parentes e escravos, a fim de estabelecer uma fazenda e montar um engenho de açúcar, o qual daria início à povoação.
Dona Margarida doou à Cúria Paulistana terras para que fosse construída uma capela em louvor à Santa Bárbara, que foi erguida em 1818, ano que marcou a fundação da cidade de Santa Bárbara d’Oeste.
Com o passar do tempo, nos arredores da capela, foi se constituindo o núcleo urbano, surgindo uma povoação de lavradores dedicados à indústria do açúcar e produção de cereais. Alguns armazéns e oficinas de ferreiros ali se instalaram.
Enfim, no dia 18 de fevereiro de 1842, foi criada então oficialmente a paróquia Santa Bárbara.
A primeira construção da Igreja de Santa Bárbara era uma capela, de pau a pique, e foi demolida para ser construída outra de alvenaria no mesmo local, no ano de 1883.
A Paróquia de Santa Bárbara esteve por três breves períodos sem vigário residente nela, e por isso anexada à paróquias vizinhas.
Em fevereiro de 1853, à Paróquia São João Batista de Capivari da qual era vigário o Pe. Fernando Baggi.
Em 27 de Abril de 1893, Dom Joaquim Arcoverde, Coadjutor de Dom Lino Deodato Rodrigues de Carvalho, Bispo de São Paulo, anexou-a à de Nossa Senhora das Dores de Limeira, tendo como vigário o Pe. Angelo Passa.
Em 7 de outubro de 1914, é anexado à Paróquia Santo Antônio de Americana, tendo por Vigário Pe. João Milita Roma.
O Pe. José Maria Cardillo, italiano naturalizado brasileiro e vigário de Santa Bárbara por 5 anos, foi quem reconstruiu a velha igreja em 1883. O Pe. Frediano Dini promoveu a criação de dois altares laterais, um dedicado a São Sebastião e outro a São José.
Em 22 de setembro de 1907, com as bênçãos do vigário, Côn. Francisco Masi, foi colocado no alto da Matriz um sino. De maio a novembro de 1910, o vigário Pe. Américo Augusto Carvalho Borges realizou várias reformas na Matriz, mudando completamente a capela do altar mor, colocando assoalho e forrando e pintando o arco, as paredes e o altar. Em 6 de dezembro de 1919 Pe. Américo procede a benção da nova Capela Mor, por delegação de D. João Baptista Corrêa Nery, Bispo de Campinas. A balaustrada é inaugurada em 17 de dezembro de 1910 e o gasômetro em 24 de dezembro de 1910.
Em 18 de fevereiro de 1911 é adquirida uma nova imagem da Padroeira, feita por Joaquim Miguel Dutra, escultor e pintor piracicabano, e que foi abençoada no dia 23 de junho de 1911 pelo Pe. Américo Augusto.
