V dějinách Dlouhomilova je první zmínka o kapli kolem roku 1510, která byla přestavěna a stala se farním chrámem v polovině 16. století., který ale již za nepokojných let 17. století byl zrušen.
Počátkem června 1707 započala stavba nového kostela.Dle starých účetních knih na ni bylo zhotoveno a vypáleno 64.800 cihel. Nynější kostel pochází z roku 1767-1770.
V roce 1864 byl rozšířen o presbytář a byl zřízen hlavní oltář a dva gotické boční oltáře. Hlavní oltář byl potom v roce 1900 postaven nový. Oltářní obraz Všech svatých byl pořízen v roce 1885 od akad. Malíře Jarolíma Stautejského v Litomyšli a posvěcen byl 15.8.1885.
Malovaná okna v presbytáři s obrazy sv. Aloise, sv. Klementa, sv. Amálie a sv. Alžběty byla osazena před svátkem narození P. Marie v roce 1916. Byl to dar sestry P. Aloise Dvořáka (místního rodáka) paní Amálie Motykové, která téhož roku 28. prosince zemřela.
V roce 1910 byly na kostelní věži čtyři zvony
Sv. Antonín a sv. Roch z roku 1852 – vážil 153 kg
Sv. Jan, Pavel a sv. Rozálie z roku 1813 – vážil 70 kg
P.Maria a Jan Nepomucký z roku 1752 – vážil 44 kg
Sv. Barbora (umíráček) z roku 1852 – vážil 20 kg
9. října v roce 1916 byly podle nařízení vojenského velitelství v Krakově odebrány 2 zvony a sice největší – sv. Roch a Antonín a prostřední sv. Jan, Pavel a Rosálie. Byl to velmi dojemný okamžik. O rok později, opět 9. října byl opět pro válečné účely odebrán zvon sv. Barbora.
6. února 1918 vznikl požár v sakristii při kterém shořelo vše, co tam bylo, mimo jiné 40 kg svíček. 28. února v tomtéž roce bylo z varhan odebráno 21 píšťal taktéž pro válečné účely.
V roce 1918 probíhala oprava kostela a byly pořízeny dárci nové sochy z Grodenu v Tyrolích – sv. Roch, sv. Antonín, sv. Augustýn a sv. Monika. 4. listopadu byla potom v opraveném kostele sloužena slavnostní bohoslužba.
V roce 1920 žádalo zastupitelstvo obce o bohoslužby v české řeči.
V roce 1947 bylo v Dlouhomilově z 540 obyvatel 526 katolického vyznání.
V roce 1964 byl kostel zapsán mezi kulturní památky.
V roce 1974 byl zhotoven nový ambon a v roce 1975 nový oltář „tváří k lidu“, oboje po úpravách v roce 2018 slouží dodnes. V červnu 1976 nainstalováno elektrické zvonění na věž farního kostela a v roce 1978 potom proběhla generální oprava věže. V opravách se pokračovalo v roce 1979 výměnou krytiny severní strany střechy za eternitové šablony a byla také vyměněna okna a na polovině kostela provedeny nové omítky, které byly dokončeny na celém kostele v příštím roce.
V roce 1994 byly nainstalovány do lavic topné panely.
V roce 2003 se provedla výmalba celého kostela.
V letech 2003-2006 probíhala oprava – výměna celé konstrukce báně kostela a generální oprava vnitřku kostela – bohoslužby se přesunuly do místnosti bývalé školky. V kostele, mimo jiné, se nově pokládala podlaha a byly pořízeny nové lavice. V opraveném kostele potom byla slavena slavnostní bohoslužba k výročí 650 let obce za účasti světícího biskupa mons. Josefa Hrdličky.
V roce 2011 proběhla oprava varhan, 2016 oprava padající omítky kolem presbytáře a v boční kapli a bylo zhotoveno nové dřevěné obložení na bočních oltářích. Do zdí byl vtláčen roztok, který stahuje vlhkost ze zdiva. S pracemi bylo započato 3. září a již na hody 6.11. byla v opraveníém kostele slavnostní bohoslužba. V roce 2017 byly vyspraveny venkovní omítky, pořízeny nové okapy a svody a střecha vyčištěna tlakovou vodou. Rok 2018 byl ve znamení dokončení oprav a byl pořízen relief beránka na čelní desku obětního stolu.
Z Dlouhomilova pocházelo 7 kněží:
Antonín Kouřil nar. 1770 – 4.9.1835 pochován na místním hřbitově
Albert Ptáček 13.10.1826 – 24.11. 1883
Alois Dvořák 4.2.1830-1.12.1908
Josef Vachutka 8.3.1835 .- 7.5.1871
František Ptáček 22.7..1835-9.7.1889
Karel Ptáček 10.6.1840 – 19.10.1893
Jan Ptáček 30.8.1843 – 11.8.1897
1. P. František Šubrt do roku 1798
2. P.Florián Vavřička do roku 1804
3. P.Antonín Bittner do roku 1815 (pochován na místním hřbitově)
4. P. Vincenc Mandelý do roku 1826
5. P. Josef Bohm 1826-1844
6. P. Josef Doubrava 1844-1846
7. P. František Lipnický 1846-1851
8. P. Josef Macháček 1852-1868 (pochován na místním hřbitově)
9. P. Valentin Blažej 1868-1878
10. P. Antonín Riedl 1879-1891
11. P. František Kužela 1891-1907 (spisovatel Adam Chlumecký 1854-1938 básník a prozaik, jeden z nejosobitějších autorů své doby. Mezi členy katolické moderny byl považován za jednoho z nejtalentovanějších členů a byl označován za geniálního. Je autorem asi 13 titulů)
12. P. Jindřich Ptašinský 3.6.1907-1.9.1907
13. P. Matěj Vaněk 1907-1926
14. P. Vojtěch Soušek 1926-1932
15. P. Josef Slavík 1932-1934
16. P. František Reichel 1934-1964
17. P. Miroslav Marjánek 1964-1974
18. P. Karel Goldman 1964-1979
19. P. Antonín Pospíšil 1979-1980
20. P. Miloš Gandera 1980-1985
21. P. Oldřich Prachař 1985-1986
Od roku 1986 je farnost spravována z Postřelmova
22. P. Josef Lambor 1986-1991
23. P. Jindřich Švorčík 1991-1992
24. P. Bedřich Jagoš 1992-2002
25. P. Jiří Putala 2002-2006
26. P. Vladimír Jahn 2006 – dosud