Nazwa miejscowości Żeliszew pojawia się po raz pierwszy w dokumencie pisanym w 1476 r. Wymieniony jest w nim ówczesny właściciel "Nobilis Boguslaus Nyewczacz de Moschny alias Zelyschewo".

Jak wynika z dokumentów, kościół w Żeliszewie istniał już w 1. poł. XVI w., gdyż w 1540 r. otrzymał od biskupa poznańskiego prawo do pewnych odpustów. W 1603 r. kościół "był z drzewa... i zawierał w sobie trzy ołtarze murowane".Świątynia ta prawdopodobnie spłonęła podczas najazdu szwedzkiego w połowie XVII w.

Parafia w Żeliszewie pw. Świętej Trójcy została utworzona w 1769 r. Dokonało się to wskutek starań i fundacji dziedzica dóbr Żeliszew Marcjana (Martyniana) Grzybowskiego, podkomorzego liwskiego, a wzięto pod uwagę "duże odległości do kościoła oraz oddzielenie rzeką i bagnami Kostrzynia i Świdnicy". Parafię tę wydzielono z parafii wodyńskiej, oleksińskiej i niwińskiej.

Mimo że w owym czasie w Żeliszewie istniał kościół "z dobrego y zdrowego drzewa na podmurowanych w koło fundamentach, gontami pobity do połowy zewnątrz tarcicami heblowanemi okożuchowany", w 1770 r. rozpoczęto budowę nowej świątyni. Było to związane ze wzrostem znaczenia kościoła jako świątyni parafialnej. Kamień węgielny pod budowę położono na wiosnę, a już w grudniu tego samego roku dokonano poświęcenia i wejścia do kościoła z nabożeństwami. Przez następne lata trwało jeszcze wyposażanie świątyni. Uroczysta konsekracja odbyła się 19 października 1777 r. Pierwszym proboszczem parafii, który prowadził budowę był ks. Gaspar Jan Glinka.

Kościół istniejący obecnie to właśnie ten wystawiony w 1770 r. Był on restaurowany: przed 1845 r. po zniszczeniach z okresu powstania listopadowego, w latach 90. XIX w., a także gruntownie przebudowany na początku XX w. W wyniku tych prac uzyskał wyraźną formę neogotycką.

Kolejny remont przeprowadzono w 1950 r.

W latach 1904-1906 nastąpił podział parafii. Powstała wówczas parafia mariawicka, która istnieje w pobliskim Żeliszewie Dużym.