În perioada medievală, în Târgu-Neamţ a existat, pe lângă majoritari, şi o populaţie săsească. Aceştia se ocupau cu meşteşugurile, dar şi cu negustoria şi agricultura. Prima atestare documentară a saşilor la Neamţ este din 12 martie 1437, într-un document ce aminteşte de „Văraticul lui Giurgiu, unde au fost viile saşilor”.
Prima statistică a saşilor la Neamţ o avem de la abatele Quirini, din anul 1599, care ne spune, în notiţele sale de călătorie, că erau 74 de familii de catolici cu 383 de suflete, aceştia având şi două biserici deservite de un preot sas. Prima mențiune a unei biserici catolice la Neamț datează din 1595-1596, în însemnarea călugărului franciscan Francesco Pastis din Candia. La 1599, Bernardino Quirini, care era în trecere prin Neamț, găsește cele două biserici catolice din lemn, deservite de un preot sas de 70 de ani.
La începutul secolului al XVII-lea, viața religioasă de rit catolic era în impas, așa cum este de părere și Ioan Argento, la 1603, fiind „cu putință a se sluji biserica, preotul bătrân avînd grijă de două biserici de lemn, iar catolicii erau puținiˮ. Situația se înrăutățește, așă cum observă și misionarul Paolo Bonicio din Malta, care, vizitând Neamţul pe la anul 1633, nota despre comunitatea catolică de aici: „că are vreo 20 de case, cu o biserică fără preot, pentru că nu au nici o posibilitate de a-l întreţine”.
În timpul domnitorului Vasile Lupu, catolicii mai aveau o singură biserică, așa cum este descrisă de Petre Bogdan Baksici, la 1643: „o biserică lungă de lemn, de 18 pași și largă de 8 pași, fără preot (…). În fața bisericii se află o clopotniță cu două clopote, iar împrejurul bisericii se află un cimitir (…). Sunt 63 de catolici pentru împărtășanie și 29 de copii, toți sașiˮ.
În 1646, Marco Bandini vorbește și el despre aceeași biserică din „lemn pe o temelie de piatră în locul în care fusese mai înainte o capelă cu hramul Înălțării Sfintei Cruci, aceasta năruindu-se, o matroană săsoaică, Sofia, a construit în același cimitir o biserică nouă și mai mare, cu hramul Șfântului Nicolae, care a fost terminată de tot în anul 1629”. Bandini spunea că mai erau 48 de catolici. Un raport al nunţiului din Polonia, din anul 1676, spune că „toţi catolicii din Tîrgul Neamţ au fugit”. În 1654, un misionar iezuit găsește o „bisericuță din lemn cu câteva case de catolici, fără preot”.
În 1661, imediat după epidemia de ciumă din 1660 care a secerat numeroase vieți în Moldova, Vlas Koicevic găsea încă biserica din lemn, dar și 109 suflete rămase după ciumă. Biserica era în continuare fără preot, dar în trecut a „slujit preotul Elias din ordinul minoriților observanți din Bosnia (…)ˮ.
Totuși, la 1670, când Francesco Maria Spera poposea la Neamț (Nempsi Villa), biserica era deservită de un diacon ce slujea celor 35 de catolici. Informația este oarecum contradictorie, dacă o coroborăm cu cea prezentată de misionarul Giovanni Battista del Monte Santa Maria, care, tot în 1670, spune că cele 10 case de catolici nu au preot, iar biserica „este din lemn, cu un altar; are potir și o cruce de argint, odăjdii de altar vechi și rupte, dar are și o vie la Cotnari care era ținută de sătenii de acolo”.
În 1682, Antonio Angelini din Campi spunea că „biserica e din lemn cu două clopote; sunt trei case de catolici (…) slujește părintele misionar din Baia odată pe lună, și atunci când este chemat. Via este acum distrusă”.
În 1688, Francesco Renzi, trimis al Congregației de Propagandă Fide în Moldova, întocmește o informare în care precizează că la Neamț este o biserică catolică „de lemn, cu clopotele sale și cu odăjdii. Catolicii din aceasta sunt în munțiˮ. În raportul din 1691 către propagandă despre situația din Moldova, misionarul minorit Francesco Antonio Renzi informa că la Neamț este o „biserică de lemn, fără clopot și obiecte de cult; sunt cam cinci familii de catoliciˮ.
La 1695, apare o ultimă relatare despre această biserică, făcută de către preotul Ioan Bercus, care consemnează că la Neamţ „există o biserică catolică din lemn care e pustie […]. Nu sunt mai mult de 3 sau 4 case de catolici, care înainte erau foarte mulţi şi cu vază”. La începutul secolului al XVIII-lea, în zona Neamţului, s-au stabilit foarte mulţi negustori de origine armeană şi, în dorinţa lor de a avea un locaș de cult propriu de rit ortodox armeano-gregorian, au cumpărat, de la puţinii catolici rămaşi, biserica rămasă în paragină.
În perioada interbelică, este amintită o biserică catolică. Astfel, în 1922, 51 de locuitori erau catolici, pentru ca, la recensământul din 1930, 57 de locuitori să se declare catolici după religie. După căderea regimului comunist, recensământul din 1992 înregistrează 82 de locuitori de religie catolică. Numărul acestora a scăzut, astfel că recensămintele din 2002 și 2012 înregistrează doar 15, respectiv 14 locuitori de religie catolică. În 2011, a fost resfințită biserica parohială „Sfinții Petru și Pavel”.
Lucrările de restaurare, consolidare şi extindere au transformat edificiul, donat Bisericii Catolice de familia Kertz (ambii soţi au decedat) în anul 1983, într-o biserică demnă şi primitoare, care se adaptează foarte bine exigenţelor vieţii creştine a micii comunităţi catolice din Târgu-Neamţ şi de prin satele adiacente. Preot paroh după construcția acesteia a fost Iulian Butnaru. În prezent preot paroh este Ghența Iosif ajutat de preot Manni Fernando.
Prof. dr. Emanuel Bălan