Kostel byl až do roku 1622 zasvěcen sv. Mikuláši. Pochází už z konce 13. století. Kolem roku 1350 bylo k raně gotickému presbytáři přistavěno bazilikální trojlodí s věží v západním průčelí. Na dostavbě kostela sv. Jiljí se kolem roku 1380 podílela také huť Petra Parléře (dvorního stavitele císaře Karla IV.), která vybudovala druhou, 66 metrů vysokou věž v západním průčelí.

Starší věž několikrát poničil požár, a tak nakonec musela být roku 1846 zbourána kvůli statickým problémům. Po několika barokních a později regotizačních úpravách z druhé poloviny 19. století byl chrám uveden do současné podoby při přestavbě v letech 1913–1918, prováděné podle projektu významného českého architekta Kamila Hilberta. Zvláštností kostela sv. Jiljí v Nymburce je mimo jiné jeho severní portál, jenž má být navěky uzavřen – jako připomínka dobytí města Sasy v roce 1634. Nepřátelské vojsko totiž právě tímto portálem vniklo do chrámu a povraždilo v něm všechny obyvatele, kteří tu hledali útočiště.