Eine erste Kirche wurde vermutlich durch die Franken im 6. Jahrhundert errichtet und erstmals 1135 urkundlich als Besitz der Abtei Deutz genannt, von der 1295 das Patronatsrecht über die Kirche an die Grafen von Berg überging. Die ersten Glocken wurden im 14. Jahrhundert gegossen. Sie sind heute noch erhalten. Das Kirchenschiff wurde in der Barockzeit neu gebaut. 1892 wurde auch dieses Kirchenschiff abgerissen und an der Stelle eine Basilika im neuromanischen Stil unter Beibehaltung des romanischen Turmes aus dem 12. Jahrhundert errichtet. Das Querschiff bezog sich in seiner Gestaltung auf die gleichnamige St.-Stephanus-Kirche in Hitdorf.

Im Zweiten Weltkrieg wurde das Kirchenschiff teilweise zerstört und als schlichter Backsteinbau wieder aufgebaut und mit dem erhaltenen neuromanischen Chor verbunden, so dass der Gesamtcharakter des Kirchenraumes erhalten blieb. Maßgeblicher Architekt dabei war Wilhelm Fähler. Erhalten blieb ebenfalls ein romanisches Taufbecken aus dem 12. Jahrhundert.

Seit 2004 wird die Kirche nachts angestrahlt und steht unter Denkmalschutz.

Die Pfarrgemeinde St. Stephanus (Bürrig) bildete zusammen mit den Pfarreien Herz Jesu und St. Antonius (Wiesdorf) sowie Christus König (Küppersteg) seit 2002 den Pfarrverband Wiesdorf-Bürrig-Küppersteg, seit Herbst 2009 als Pfarreiengemeinschaft mit gemeinsamem Pfarrgemeinderat. Zum 1. Januar 2012 fusionierten diese Pfarrgemeinden zur neuen Kirchengemeinde St. Stephanus, Leverkusen. Pfarrkirche ist St. Stephanus.