El primer templo de Ilo dedicado a San Gerónimo, patrono del pueblo, fue construido en la margen izquierda de la desembocadura del río Osmore, alrededor del cual se levantaron pequeñas casitas de madera, quincha o adobe. El templo de San Gerónimo gozó de relativa salud (pues conoció tiempos de escasez) hasta 1868 año en que el maremoto de agosto de ese año lo destruyó por completo.
En 1871, luego de la reubicación de los sobrevivientes hacia la zona sur, en Pacocha, se dispuso de una cuadra (42 áreas y 10 centiáreas) para la construcción de un nuevo templo, que es el que tenemos en la actualidad. Claro que no se hizo de golpe pues tuvo que estar supeditada a la disponibilidad de recursos del vecindario que salía de un devastador desastre natural. Su estructura debió seguir la misma que tuvo el templo original: una sola crujía con estructura de madera, orientada como era costumbre de oriente a occidente, con ventanas y puerta a ambos lados, un altar decente y campanario en el que en el siglo XX fue colocado un reloj donado por don Ladislao Vásquez. Debido que se construyó sobre un promontorio, requirió que se le agregue dos escalinatas, una a cada lado de la puerta principal, la cual, además, estaba acompañada de dos ventanas dispuestas simétricamente una a cada lado de ella.
En sus paredes se disponían de imágenes de santos y santas en mesas o altares, algunos de estilo neoclásico. De todas ellas dos eran las que tenía la mayor atención: la de San Gerónimo y la de la Virgen de Rosario, ambas rescatadas semidestruidas de maremoto de 1868 y que se conservan en la actualidad en el altar mayor de nuestro templo. Se sabe que la imagen de la Virgen del Rosario fue afectada por un incendio producto del uso de velas por lo que fue enviada a Lima, siendo remplazada mientras por otra de menor tamaño donada por la señora Julieta Vásquez.
En 1910 el párroco don Mariano Benavente inició los trámites para obtener el título de propiedad de la iglesia (en sí de toda la cuadra asignada desde 1870). En la década de 1990 se iniciaron los trámites para modificar la estructura original del templo que le dio la forma que hoy luce. Perdió la casa cural que se ubicaba en la esquina de Veintiocho de Julio con Junín y el antiguo salón parroquial, pero ganó un importante espacio público que se consolida con la plaza principal (o Plaza de armas) ubicada frente a ella, aunque la arquería colocada en dicho lugar no le hace mucho favor. Perdió también su altar mayor, el púlpito y la decoración mural que se conservaba en la pared posterior.
Para el siglo XXI se intervino la parte original del templo, con el apoyo del Instituto Nacional de Cultura. Con el tiempo sufrió algunos cambios en el interior: fue borrada la pintura original de palo rosa que decoraba las paredes, se perdió parte de la decoración de ángeles que adornaba algunas paredes y de los cuales se han conservado algunos ejemplares, se incorporó en el altar una pintura mural y se le dotó de nueva mueblería y columnas.