Historia Grochowa sięga XIV wieku. Już w 1347 roku pojawia się on na kartach dziejów Polski. Ślady osadnictwa w tej okolicy są jednak znacznie starsze – z czasów prehistorycznych pochodzą groby z urnami glinianymi. Grochów był również świadkiem wielu ważnych bitew: w 1650 roku Polacy walczyli tu ze Szwedami, w 1809 roku – z Austriakami, a w 1831 roku – z Rosjanami w słynnej Bitwie o Olszynkę Grochowską. Pomnikiem tej właśnie bitwy jest tutejsza świątynia.
1916 – Grochów zostaje przyłączony do Warszawy, jako jej przedmieście.
1924 – Inż. Jan Łaski ofiarowuje trzy morgi ziemi pod budowę kościoła i plebanii. Ks. Jan Sztuka buduje kaplicę, której poświęcenia w tym samym roku dokonuje ks. kard. dr Aleksander Kakowski.
1925 – Powstaje parafia pod wezwaniem Najczystszego Serca Maryi. Ks. prał. Jan Poskrobko przywozi błogosławieństwo Ojca Świętego Piusa XI dla nowo powstałej parafii, kapłanów i wiernych.
1927 – Rozpoczyna się budowa domu parafialnego i plebanii, a także odbywa się konsekracja dzwonu.
1929 – Ks. bp dr Stanisław Gall święci czytelnię parafialną.
1931 – Odbywają się pierwsze misje parafialne prowadzone przez ojców redemptorystów.
1933 – Rozpoczyna się budowa kościoła według planów architekta Andrzeja Boniego.
1934 – Ks. kard. Aleksander Kakowski święci fundamenty kościoła.
1935 – Ks. bp Antoni Szlagowski konsekruje kolejny dzwon.
1936 – Odbywają się drugie misje parafialne prowadzone przez ojców jezuitów.
1939 – Podczas oblężenia Warszawy przez Niemców naloty dotykają również kościoła.
1940 – Na kościele zostaje położony dach, wewnątrz wykonana betonowa posadzka. Wstawione zostają okna wraz oszkleniem.
1941 – Kanclerz Kurii ks. Zygmunt Choromański święci kościół.
1943 – Niemcy zabierają pięć dzwonów z kościoła.
1943–1944 – Wytynkowano wnętrze kościoła i ułożono posadzkę. W tym czasie ks. proboszcz oraz część parafian zostają wywiezieni do Niemiec.
1944 – Trwają działania wojenne. W świątynię trafia kilkadziesiąt pocisków. Przebijają ściany i sklepienie. Płonie kaplica.
1945 – Kościół zostaje ponownie oszklony, a ściany częściowo naprawione. Do parafii powraca ks. Jan Sztuka, proboszcz.
1946 – Trwa dalsza naprawa sklepień oraz budowa wieży. Ks. bp dr Wacław Majewski konsekruje dzwon. W wielkim ołtarzu zostaje ustawiona figura Maryi z Najczystszym Sercem. Ks. kard. dr August Hlond święci figurę i zawierza całą parafię Najczystszemu Sercu Maryi.
1947 – W kościele zostają umieszczone stacje Męki Pańskiej podarowane przez pana Wiśniewskiego z Podwala. Następnie święci je ks. bp Zygmunt Choromański.
1948 – Rozpoczyna się budowa nowych, 67-głosowych organów przez firmę Z. Kamiński i S-ka. Odbywają się trzecie misje parafialne prowadzone przez ojców oblatów.
1949 – Powstają główny ołtarz i ambona z marmuru, a także ołtarz w kaplicy Matki Bożej Częstochowskiej. Zarząd Stołeczny miasta Warszawy porządkuje plac przykościelny. Ks. abp metropolita Stefan Wyszyński, prymas Polski, konsekruje kościół 30 października.
1950 – Rozpoczyna się tynkowanie kościoła z zewnątrz tzw. terrazytem przez firmę Elzyt. Dodatkowo powstaje pozłacane tabernakulum oraz tron na ołtarz.
1951 – Nadal tynkowany jest front kościoła. Wykonano dębowe drzwi, siedem stylowych konfesjonałów i granitową chrzcielnicę. Na wieży zamontowano zegar.
1952 – Wstawiona zostaje pierwsza seria ławek dębowych. Rozpoczyna się okładanie cokołu kościoła płytami z piaskowca. Powstają dwie białe, marmurowe kropielnice. Rozpoczyna się układanie stiuków na filarach.
1953 – Do kościoła sprowadzona zostaje figura Matki Bożej Fatimskiej. Montowane są kolejne stylowe ławki.
1954 – Rozpoczyna się budowa struktury organowej. Kontynuowane jest tynkowanie zewnętrznych ścian kościoła.
1955 – Organy są uzupełniane piszczałkami. W podziemiach przygotowywane są miejsca pod budowę pieców grzewczych do ogrzewania kościoła.
1956 – Montowane jest centralne ogrzewanie na plebanii, w zakrystii oraz w salce katechetycznej.
1957 – Do kaplicy wstawiony zostaje witraż. Zbudowano również pierwszy piec grzewczy systemu „Mara”.
1958 – Umeblowano zakrystię dębowymi meblami. Zbudowano drugi piec grzewczy. Czwarte misje parafialne prowadzą ponownie ojcowie oblaci.
1959 – Na zewnątrz kończy się okładanie cokołu piaskowcem. Wewnątrz kościoła układany jest cokół marmurowy, przy którym ustawiane są dębowe ławki. Odnowiono kaplicę, a w ołtarzu umieszczono nowy obraz Matki Bożej Częstochowskiej. W dniach 20–21 czerwca ks. kard. Stefan Wyszyński, Prymas Polski, dokonuje wizytacji kanonicznej parafii.
1960 – W kaplicy Matki Bożej Częstochowskiej zamontowano ornamentacyjną kratę. Wstawiono sześć par zewnętrznych drzwi dębowych. W kruchcie umieszczona zostaje marmurowa tablica ku czci poległych za wiarę i ojczyznę w latach 1939–1944.
1961 – W 130. rocznicę walk o Olszynkę Grochowską, w kruchcie odsłonięto marmurową tablicę ku czci bohaterów Olszynki. W kościele pojawił się nowy marmurowy ołtarz św. Antoniego. Ściany pokryto farbami „Kejma”, a na pamiątkę 1000-lecia Chrztu Polski wykonano cztery wielkie obrazy techniką „graffito” przedstawiające polskich świętych i błogosławionych.
1962–1963 – W kościele zawieszono pięć żyrandoli i kinkietów. Zamontowano witraż św. Piotra i Pawła. Wstawiono także dwa witraże ornamentacyjne przed prezbiterium oraz witraż Świętej Rodziny. Powstają również marmurowe ołtarze Matki Bożej Fatimskiej oraz Matki Bożej Nieustającej Pomocy. Zakupione zostają dwa piece na ropę do ogrzewania kościoła.
1964 – Wstawione zostają dwa witraże figuralne przy bocznych wejściach – Matki Bożej Fatimskiej i św. Antoniego – oraz dziesięć witraży ornamentacyjnych w bocznych nawach. Na plebanii położony zostaje nowy dach.
1965 – Wykonany zostaje marmurowy ołtarz Świętej Rodziny.
1966 – Zamontowano cztery witraże ornamentacyjne oraz w prezbiterium cztery witraże przedstawiające ewangelistów, a na froncie kościoła powstają schody i podest granitowy.
1967 – Wstawione zostają trzy witraże na chórze. Piąte misje parafialne prowadzą księża salezjanie.
1968 – Wokół kościoła wykonany zostaje chodnik granitowy. W dniach 19–20 września wizytacji kanonicznej parafii dokonuje J.E. ks. bp Bronisław Dąbrowski.
1992 – W setną rocznicę urodzin ks. Jana Sztuki postawiony zostaje krzyż misyjny.
1994–1995 – Odnawiane jest wnętrze świątyni.
1995–1997 – Odnawiana jest elewacja zewnętrzna kościoła.
1998–1999 – Kościół zostaje ogrodzony.
1999 – Przed kościołem wykonano nową posadzkę, a wokół świątyni ułożono chodnik.
2000–2001 – Wykonany zostaje nowy, posoborowy ołtarz marmurowy.
2001–2002 – Przeprowadzono remont i przebudowę organów.
2006 – 17 czerwca Arcybiskup Sławoj Leszek Głódź mianował ks. prałata Krzysztofa Ukleję nowym proboszczem. Zainstalowana zostaje efektowna iluminacja, dzięki której kościół staje się wizytówką Grochowa. Zaadaptowano również plebanię dla wspólnoty Sióstr Orionistek.
2007 – W miejscu dawnej kaplicy pogrzebowej powstaje Kaplica Ukrzyżowania, w której odbywa się codzienna adoracja Najświętszego Sakramentu.
2007–2008 – W Domu Parafialnym przeprowadzono gruntowny remont, podczas którego wymieniono wszystkie okna, instalację wodno-kanalizacyjną oraz pokrycie dachowe z ociepleniem konstrukcji. Odnowiona została elewacja z freskami. Pomieszczenia zostały zaadaptowane na potrzeby Klubu Seniora.
2009 – Uporządkowane zostaje otoczenie budynku plebanii. Przed wejściem głównym położona zostaje nowa kostka brukowa. Ułożone zostają nowe chodniki i chodnik do figury w. Józefa przy kościele.
2010 – Ojcowie werbiści prowadzą misje parafialne, na zakończenie których wzniesiony zostaje nowy krzyż misyjny. Przy tej okazji powstaje także przy nim tablica pamiątkowa poświęcona ofiarom katastrofy smoleńskiej.
2011 – Trwa dalszy remont w Domu Parafialnym. Pomalowano salki katechetyczne. Rozpoczynają się prace przy zewnętrznej elewacji kościoła, głównie wieży. Polerowana jest posadzka w świątyni.
2012–2013 – Trwają prace remontowe przy elewacji zewnętrznej kościoła, remontowany jest dach od strony ul. Osowskiej, malowane jest ogrodzenie wokół kościoła i plebanii, zainstalowane zostają nowe bramki.
2014 – Pomalowane zostają wszystkie drzwi wejściowe do kościoła i zakrystii. W prezbiterium pojawiają się nowe meble. Wymieniona zostaje posadzka przed kościołem. W części dolnej plebanii wymienione zostają okna i pomalowane wszystkie salki. Od strony zakrystii remontowane są schody. Trwają również prace remontowe przy elewacji wejścia głównego oraz wykonana zostaje izolacja przeciwwilgociowa ścian i fundamentów.
2015 – Przeprowadzono remont wnętrza kościoła. W jego ramach wykonano prace malarskie w prezbiterium, kaplicy Matki Bożej Częstochowskiej, nawach i przy ołtarzach bocznych. Malowanie wnętrza trwało od listopada 2014 do kwietnia 2015 Odnowiono ławki i konfesjonały.
2016 – Wyremontowano schody wejściowe do kościoła oraz wykonano nowy podjazd dla osób niepełnosprawnych.
2017 – Przeprowadzono renowację cokołów wokół kościoła i wymieniono stary piaskowiec. W starej części plebanii wykonano izolację pionową ścian i fundamentów. W części garażowej ułożono kostkę brukową. Do prezbiterium dodano nowe meble.
2018 – 23 maja odbywa się peregrynacja obrazu Matki Bożej Częstochowskiej w parafii, a 16 czerwca w kościele ma miejsce jej uroczyste zakończenie dla diecezji. Trwa remont wieży kościoła po uszkodzeniu krzyża podczas burzy w marcu 2017 Stare konstrukcje zostają wymienione, na ich miejscu powstaje nowy hełm – wieżyczka zwieńczona krzyżem. 29 maja zamontowany zostaje nowy krzyż wraz kulą pokrytą złotem. Równocześnie trwa krycie całego dachu kościoła blachą miedzianą. Wokół świątyni wykonane zostają opaski granitowe. Na terenie plebanii, w miejscu dawnej szklarni, powstaje przestronna altana przeznaczona na potrzeby duszpasterskie.
2020 – Odbywają się misje z okazji 95-lecia parafii, prowadzone przez ks. Tomasza Podlewskiego z archidiecezji częstochowskiej. Nauki misyjne zostają następnie wydane w formie książki pt. Jezusowa kardiologia.
2021 – 18 maja, w 101 rocznicę urodzin Jana Pawła II, przed plebanią zostaje posadzony dąb papieski. Do parafii wprowadzone zostają relikwie bł. Carlo Acutisa.
2023 – Wymienione zostają okna w zakrystii i kaplicy Najświętszego Sakramentu.
2024 – 23 kwietnia na placu przed świątynią zostaje posadzona jabłoń z Markowej na cześć błogosławionej rodziny Ulmów. W parafii uroczyście wprowadzone zostają relikwie bł. ks. Michała Sopoćki. Trwa remont organów.
2025 – Parafia obchodzi stulecie istnienia. W Kaplicy Ukrzyżowania pojawia się nowy witraż przedstawiający Jezusa modlącego się w Ogrójcu.
2026 – Powstała Kaplica z relikwiami wg projektu Barbary Kowalewskiej.