Nel 964 il vescovo di Padova ordinò che i resti di San Fidenzio fossero trasferiti da Polverara (luogo della loro miracolosa scoperta) all’Oratorio di San Tommaso, a Megliadino. La piccola chiesa preesistente venne allora riedificata e dedicata al nuovo santo.
Nel XIII secolo, a seguito di una cospicua donazione ad opera di Beatrice d’Este, Regina di Ungheria, vennero apportate ulteriori modifiche e le pareti interne furono interamente affrescate da artisti di scuola giottesca.
L’attuale edificio risale al 1888 ma è stato mantenuto l’originario stile romanico della chiesa e la sua suddivisione interna in tre navate. Parte dell’arredo liturgico risale alla fase sei-settecentesca. Sotto il coro si trova la cripta in cui è conservato il corpo di San Fidenzio.