1866年,當時鄂東代牧區的主教、義大利方濟各會的明位篤主教將其在漢口英租界內買下的一塊面積5080平方的沼澤地填平,1875年-1876年,在這塊地基上建造了該堂。建築面積1024平方米,進深40米,橫26米,高22米。堂內可容2000餘人。建築風格屬於羅馬式。正殿後側有一對圓形塔式鐘樓。設計者是意籍教士余作賓(Angeius Vaudagna)。1923年,漢口代牧區成立,聖若瑟堂於是成為主教座堂。其側建有主教公署。
1944年12月10日,美軍飛機對武漢進行猛烈轟炸,該堂也被炸毀一部分。教堂於1948年修復。
1958年3—4月,在此舉行了中國天主教首次自選自聖主教儀式,這個行動意味深遠,標誌中國天主教的服從對象從梵蒂岡教廷變為中國政府,此舉被中國政府大力讚揚,同時被梵蒂岡譴責為嚴重的裂教罪行。
1966年文化大革命開始,教堂受到嚴重破壞,並被其他單位占用。直到1980年4月教堂才恢復開放。