První zmínka o kostele je datována listinou z 23.února 1306, kdy olomoucký biskup Jan udělil dómskému scholastikovi příjmy desátku z filiálního líšeňského kostela patřícího tehdy pod šlapanickou farnost. Kostel má ale prokazatelně starší románský původ ve druhé čtvrtině 13.století, kdy jej pravděpodobně založil Gerhard ze Zbraslavi a zasvětil svatému Jiljí. Někdy v průběhu 14.století byl kostel přestavován v gotickém slohu, kdy vzniklo současné spodní patro věže. V této době již obec vlastnil žďárský cisterciácký klášter, který pak správu předal pod dceřiný klášter ve Vizovicích. Po zániku vizovického kláštera se Líšeň ve 20.letech 16.století osamostatnila a kostel se stal centrem nové farnosti.
Na počátku 17.století, za Hynka Bořity z Budče, dalšího majitele Líšně, byl kostel dále upravován. Stavba v letech 1609–1614 získala hranolovou jižní předsíň s oratoří v patře, renesanční tribunu, pod níž vznikla klenutá rodová hrobka. Ve věži byl prolomen nový hlavní vstup a loď klenby vyzdobena štukovými žebry. Za stejného mecenátu byla do kostela pořízena i kamenná křtitelnice s vročením 1614. Zakončení věže i sanktusníku dvojramenným křížem odkazuje na protestantskou tradici, která byla v pobělohorské době definitivně nahrazena katolickou.
Barokní přestavbu uskutečněnou v letech 1718–1720 realizoval na popud tehdejšího majitele panství barona Jana Kryštofa z Freyenfelsu brněnský stavitel František Benedikt Klíčník. Byla zvýšena kostelní věž s hodinovým strojem, přistavěna sakristie, v presbytáři proražena nová okna a stávající rozšířena. Kolem roku 1730 došlo ke zbudování patrové kaple při severní straně kostela nákladem nově vzniklého náboženského bratrstva sv. Kříže. Její klenba byla vyzdobena freskou s tématem Oslavy sv. Kříže. Po požáru roku 1794 byla poškozená freska zabílena a objevena až při rekonstrukci v roce 1948. Za dodání nové kazatelny a bočních oltářů bylo zaplaceno brněnskému sochaři Janu Christiánovi Pröbstlovi.[6] Po zrušení a zbourání poutní kaple na vrchu Kostelíček po roce 1784 byl do interiéru kostela přemístěn zdejší oltář s milostným obrazem Panny Marie Pomocné. Dne 17. května 1794 vypukl v Líšni požár, jehož následkům neunikl ani kostel. Shořela střecha lodi i věže, jejíž cibulová báň byla nahrazena stanovou stříškou, která je na kostele nyní. Ve věži se roztavily čtyři zvony, které byly následně nahrazeny novými, ale i tyto byly v roce 1917 zrekvírovány. Nové varhany byly pořízeny roku 1817 od varhanáře Františka Harbicha. Roku 1826 byla na střechu přistavěna sanktusní věžička a do ní umístěn starší zvon z roku 1716, který do té doby visel pod stříškou na zdi. V této době byla také pořízena nová kazatelna a boční oltáře v klasicistním slohu. Z roku 1873 pocházely také dva obrazy od Josefa Zeleného: Panna Marie Růžencová a svatý Cyril a Metoděj (nezachovaný). Současnou podobu vtiskla kostelu až rekonstrukce a rozšíření v roce 1895 za Ludvíka Belcrediho. Na stavební práce, které započaly 13.května 1895 a skončily 13.října téhož roku, upomíná deska na jižní stěně lodi. Byl zbořen presbytář s částí lodi, která byla poté prodloužena na téměř dvojnásobek. Presbytář byl nahrazen půlkruhovým tvarem a doplněn panskou oratoří na jedné straně a sakristií na druhé. Kaple sv. Kříže byla předělena železobetonovým klenutým stropem, dole vznikla kaple Panny Marie. Zvony zrekvírované v roce 1917 byly nahrazeny o šest let později novými z dílny Adolfa Hillera. Ani tyto zvony neunikly dalšímu rekvírování během druhé světové války. V 50. letech byla okna presbytáře osazena vitrážemi s motivy světců. V roce 1958 byly pořízeny současné zvony vzniklé v podniku Kovolit v České u Brna. Zasvěceny jsou svatému Jiljí, Božskému Srdci Páně a Panně Marii. Interiér byl znovu upravován v roce 1965 architektem Jaroslavem Vaňkem. Hlavní oltář byl zasvěcen Božskému Srdci Páně a doplněn sochami archandělů Michaela a Gabriela. Boční oltáře byly nahrazeny novobarokními bílozlatými oltáři Panny Marie a svatého Josefa.
Poslední úprava interiéru se odehrála na začátku 90. let dvacátého století. Do oken lodi byly pořízeny moderně pojaté barevné vitráže. Z interiéru byly odstraněny boční oltáře, kazatelna a na místo hlavního oltáře byl postaven sloup se svatostánkem. Nový obětní stůl byl zhotoven v ateliéru Otmara Olivy. Došlo také k předláždění podlahy. V roce 2009 byl ve věži vyměněn hodinový stroj a v roce 2011 restaurován interiér kaple sv.Kříže. Byla odstraněna nevhodná stropní příčka, pořízena nová okna a restaurována nástropní freska.

Betlém
Betlém v líšeňském kostele sv.Jiljí pochází z roku 2007 a bývá umístěn pod hlavním oltářem v lodi kostela. Jeho autorem je známý brněnský sochař, řezbář a restaurátor Jiří Netík. V jeho díle najdeme i řadu dalších betlémů, odráží se v nich úcta a respekt ke světu a údělu člověka stejně jako v dílech středověkých a barokních mistrů. Postavy v jeho betlémech se vyznačují precizně vypracovanými detaily výrazů obličeje, anatomickými detaily a drapériemi. To vše vypovídá o dokonale zvládnutém řemesle. Autor působil jako pedagog na školách uměleckého zaměření v České republice i v zahraničí, každoročně pořádá ve Slavonicích kurzy řezbářství a sochařství, které jsou přístupné všem zájemcům. Pracuje a vystavuje společně s ženou Martinou.
Fotografie k betlému poskytla o Vánocích 2018 paní Jana Moštková, autorka mnoha papírových betlémů (mezi jinými i Líšeňského betlému).