Im Jahr 1178 wird für Buch zum ersten Mal eine Kirche urkundlich erwähnt. Pfarrer Nikolaus Barz, Pfarrer in Buch ab dem 24.06.1704 erbaute 1723 eine neue Pfarrkirche, soll aber noch im gleichen Jahr gestorben sein. Für die Jahre 1722 und 1723 fehlen die Tauf.-, Heirats.- und Sterberegister, die bei einem Brand abhanden gekommen sein sollen.

Für die heutige Kirche wurde im Jahr 1885 ein Kirchenbauverein von Pfarrer Jakob Alt gegründet. Nach seinem Weggang 1892 wurde der Kirchenbauverein von Pfarrer Wilhelm Porten 1897 wiederbelebt.

1901 war die Finanzierung gesichert und alle Genehmigungen erteilt. Der Neubau konnte endlich beginnen, die alte Kirche wurde nach und nach abgerissen. Mit der Leitung des neuen Baus wurde der Kölner Architekt Eduard Endler beauftragt. Die Grundsteinlegung wurde am 25. Juni 1901 vorgenommen. Dechant Sellen aus Rheinböllen weihte am 13.11.1902 die Pfarrkirche.

Der Kirchturm von 1723 wurde 1902 renoviert und erhöht. Außen wurde die Jahreszahl 1723 aus Schmiedeeisen angebracht.

Am 03. Juni 1904 wurde die Kirche vom Trierer Bischof Korum consecriert.

Die Orgel wurde im darauffolgenden Jahr vom Orgelbauer Chr. Gerhard aus Boppard geliefert.

In den folgenden 100 Jahren wurde das Gotteshaus mehrfach renoviert; vor allem nach dem 2. Weltkrieg mussten erhebliche Bombenschäden beseitigt werden. Die Kirche erhielt eine vierte Glocke und 1955 und auch eine neue Orgel. Die letzte große Renovierung erfolgte Mitte der 1960er Jahre unter Pfarrer Peter Kuhn. Im Wesentlichen blieb die Kirche jedoch so wie sie erbaut wurde, ein neuromanisches Gotteshaus im Ortskern von Buch.

Der Schutzpatron der Kirche, der heilige Nikolaus von Myra ist einer der bekanntesten Heiligen der katholischen Kirche. Sein Gedenktag, der 06. Dezember, wird im gesamten Christentum gefeiert und ist mit vielen Bräuchen verbunden.  Nikolaus wirkte Anfang des 4. Jahrhunderts in Myra (heutige Türkei), und sein Leben ist mit vielen Legenden verbunden.