El primer templo de Ilo dedicado a San Gerónimo, patrono del pueblo, fue construido en la margen izquierda de la desembocadura del río Osmore, al rededor del cual se levantaron pequeñas
casitas de madera, quincha o adobe. Se sabe por versiones del sacerdote Víctor
Barriga que el templo era "de un solo caño de competente largo y ancho, todo de adobe y barro, con la techumbre de tijera de mangle y cubierta de tablazón de alerce del reino de Chile, toda nueva con su torre del propio material. Y aunque el adorno de mano es correspondiente, no toca en indecencia a excepción del Altar Mayor que tiene el necesario culto a la Magestad que encierra. Su sacristía está abastecida de los necesarios ornamentos y vasos sagrados..." (Víctor M. Barriga: Memorias para la historia de Arequipa).
En este templo, según la normatividad de la época, se decían seis misas cada año: una el día del Corpus, otra en el día de Santa Rosa, otra en el día del patrono de la iglesia (en este caso San Gerónimo) y las otras tres en los primeros días de pascua de resurrección, Pentecostés y Navidad. Los santos oleos utilizados en las celebraciones eran traidos desde Moquegua en manos de los propios sacerdotes.
Aunque parte del sostenimiento del templo procedía de la propia feligresía, recibió donaciones que le permitieron mantener por mucho tiempo una holgada economía pese a ser un templo muy pequeño; era propietario de las haciendas Sacramento y Buena vista y recibía tributos de las haciendas Majuelo y Pampa de Jiménez, lo que le permitía financiar misas, fiestas religiosas, ceras, aceites y todo aquello que pudiera necesitar. Incluso contaba con un negro esclavo que fue donado para el cuidado de la Virgen del Rosario. Todos los ingresos y patrimonio con que contaba este templo era administrado por los llamados fabriqueros, entre quienes podemos mencionar a don Francisco Nieto, don Manuel Angulo, Mariano Carbajal y don José Torres, todos nombrados por las autoridades eclasiásticas de Arequipa.
El templo de San Gerónimo gozó de relativa salud (pues conoció tiempos de escasez) hasta 1868 año en que el maretemoto 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 las 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 Vasquez. Debido que se construyó sobre un promontorio, requirió que se le agregue dos escalinatas, una a cada lado de la puerta pincipal, la cual, además, estaba acompañada de dos ventanas dispuestas simétricamente una a cada lado de ella.
Entre la puerta principal y el alma del edificio se dispuso de una mampara que daba acceso al recinto y que se abría en fiestas principales. 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 matemoto 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 Vasquez.
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). Los trámites requirieron de procedimientos legales y administrativos que culminaron con éxito en setiembre de ese año cuando se declaró que "la Iglesia Parroquial del Puerto de Ilo es propietaria del sitio y edificios que constituyen la Iglesia y Casa Cural en dicho puerto, ubicadas en la calle del Callao..." (sic)
En 1924 se culminó lo que fue su primera refacción; se supone que en ella se colocó el revestimiento de calamina que hoy luce y que fue producto de erogaciones públicas y actividades realizadas por la feligresía con la finalidad de recaudas fondos. 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 tambien 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 pintrua original de palo rosa que decoraba las paredes, se perdió parte de la decoración de ángeles que adorbana 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.
