Церковь построена предположительно в 1685 году брестским воеводой Стефаном Курчей. Позже храм несколько раз перестраивался. Наиболее значимая реконструкция была выполнена в 1736 году, именно тогда здание в основных своих чертах приобрело современный вид. В 1930-х годах к храму была пристроена колокольня. Иконостас храма привезен в 1920-х годах из Свято-Александро-Невского собора г. Варшавы, уничтоженного в 1926 году. Иконы для Варшавского собора писались самим художником Васнецовым.
Интересен тот факт, что изначально это был католический костел ордена доминиканцев и здание его было построенобез единого гвоздя.
Несколько раз церковь посещал известный белорусский писатель Владимир Короткевич, который позже признавался, что на многие литературные произведения его вдохновил образ Божьей Матери, находящийся в иконостасе Валевской церкви. Кстати, Короткевич упоминал Валевку, церковь, местный народный историко-краеведческий музей и парк-дендрарий, заложенный возле валевской школы, в своём произведении «Земля под белыми крыльями».