Parafię erygował kard. Aleksander Kakowski dnia 1 stycznia 1936 roku z części parafii Postoliska i Klembowa. Początki miejscowości Tłuszcz sięgają 1447 roku. Dogodne położenie geograficzne na szlaku handlowym z Litwą było przyczyną rozwoju tego terenu. Uruchomienie w 1861 r. kolei żelaznej Warszawa - Petersburg spowodowało dalszy rozwój miasta. W 1916 r. Tłuszcz stał się siedzibą gminy. W 1928 powstał Komitet budowy kościoła i zakupiono plac pod budowę kościoła. Początek budowy kościoła przypada na lata 1929/1930 gdzie postawiono prowizoryczną kaplicę, którą w dniu 6 sierpnia 1933 r. poświęcił Ks. prałat de Ville. Od tej pory proboszcz parafii Postoliska w niedzielę odprawiał sumę i nieszpory w Tłuszczu. Następnie Ks. Jan Razum jako wikariusz Postolisk zamieszkał w Tłuszczu, by pełnić posługę duszpasterską. Dnia 6 grudnia 1935 roku przyjeżdża do Tłuszcza Ks. Feliks Andruszkiewicz dla objęcia probostwa. Nominacje na proboszcza otrzymuje w Wigilię Bożego Narodzenia wraz z dekretem erygującym parafię Przemienienia Pańskiego w Tłuszczu od 1 stycznia 1936 r. Zastaje świątynię bez prezbiterium i zakrystii. Drugi z kolei proboszcz Ks. Władysław Kwaśniewski w 1957 dobudowuje prezbiterium, zakrystię i przedsionek. Dwa lata później wzmocniono stary strop przez zastosowanie kratownicy, stalowych podciągów i słupów obmurowanych. W 1967 r. Tłuszcz otrzymuje prawa miejskie. Miasto się rozbudowuje. Świątynia okazuje się za mała. W latach 1988-1991 trwa rozbudowa świątyni. W tym czasie dobudowano dwie nawy boczne. W 2001 roku przeprowadzono kapitalny remont dachu na kościele - wymieniono część więźby dachowej i pokryto blacho - dachówką. Natomiast wewnątrz kościoła usunięto boazerię, naprawiono tynki, pomalowano ściany i sufit, położono marmur w prezbiterium i wykonano posoborowy ołtarz marmurowy. W roku 2007 założono w kościele gazowe centralne ogrzewanie. W roku 2008 osuszono świątynię i zainstalowano rury odprowadzające wody gruntowe i opadowe. W latach 2009-2010 przeprowadzono kapitalny remont posadzki w kościele, położono nowy marmur. Z tego samego marmuru wykonano boazerię ścian i filarów. W prezbiterium wykonano na ścianie frontowej metodą „sgraffito” scenę Przemienienia Pańskiego, po lewej stronie Matkę Bożą Nieustającej Pomocy, a po prawej przy wejściu do zakrystii scenę z Chrztu Pana Jezusa. W 2011 roku przeprowadzono remont zakrystii, która została powiększona przez zlikwidowanie przedsionków, położono nowe tynki, wymieniono okna i drzwi i położono posadzkę marmurową. W latach 2014-2016 wymieniono wszystkie okna w kościele i wykonano zewnętrzną elewację świątyni. W 2016 roku odmalowano wnętrze kościoła i wyremontowano chór. W dniu 13 maja 2010 świątynię konsekrował Ordynariusz Diecezji Warszawsko – Praskiej Abp Henryk Hoser SAC.