Em 31 de dezembro de 1945, a comunidade católica de Linha Santa Cruz foi elevada à condição de Paróquia dos Bem-Aventurados Mártires Rio-grandenses. Dois anos depois, liderados pelo padre Inácio Eidt, os paroquianos iniciaram campanha para construir sua igreja matriz.

Rifas, quermesses e doações entraram na rotina dos moradores. As obras começaram em 5 de dezembro de 1947, com projeto do conceituado construtor santa-cruzense Arlindo Kothe.

Muitos auxiliaram, trabalhando como serventes dos pedreiros Eduardo Haeser (que atuou na construção da Catedral), João José Kist, Leopoldo Fritsch e José Mahle. Entre os ajudantes estiveram Ervino Goerck, Pedro Santana, Willy Schaefer e Afonso Stacke (que era protestante).

Em 12 de setembro de 1948, o arcebispo dom Vicente Scherer abençoou a pedra angular. Por ser do interior, as dimensões da matriz impressionavam: 43,20 metros de comprimento e 15,50 metros de largura (sem os confessionários). O alicerce das torres ficou com 4,50 metros de profundidade.

Em 11 de outubro de 1950, dom Vicente voltou para abençoar a nova matriz e as imagens dos santos padroeiros. Elas foram fabricadas em Porto Alegre, nos tamanhos 1,60 e 1,45 metro, e doadas pelas famílias de João Stein, João Kipper, Augusto Heck e Miguel e Celma Heck.

No dia 30 de outubro de 1950, ocorreu a primeira missa de primeira comunhão. Wonibaldo Hippler e Gilberto Rabuske, integrantes da turma, lembram que a igreja tinha somente dois vitrais; as demais aberturas estavam fechadas com tábuas. Parte do piso era de chão batido.

Com a canonização dos mártires Roque Gonzales, Afonso Rodrigues e João de Castilho, em 1988, a denominação da paróquia mudou para Santos Mártires das Missões.