Pirmoji Romos katalikų bažnyčia pastatyta 1698 m. Leliūnų dvaro savininkas J. Pomarnackas pastatė antrą bažnyčią. Dabartinė bažnyčia statyta 1901–1905 m. Ji mišrios architektūros turi gotiškų, romantiškų, moderniškų elementų. Projekto autorius – Pakalnių dvaro savininkas inžinierius A. Kulieša. Statė latvis Anzolis. Plytos degtos Leliūnų ir Sungailiškių dvaruose. 1813 m. kunigo A. Masaičio rūpesčiu į Leliūnų bažnyčią buvo atgabenti garsioje Gebelio vargonų firmoje Karaliaučiuje pagaminti 21 registro vargonai. Šiuo metu tai vieni geriausių senųjų instrumentų Lietuvoje, įtraukti į Kultūros vertybių registrą. Šventoriuje yra raudonų plytų koplyčia.
