Pirmąją mūrinę barokinę bažnyčią 1623 m. Lyduokiuose pastatė Henrikas Padlevskis. XIX amžiaus pabaigoje ji buvo perstatyta pagal kviestinio prancūzų kilmės architekto Leontijaus Benua projektą: pristatyti du bokštai, šoninės navos, dvi zakristijos. Taip pastatas įgijo istorizmo stilistikos, neorenesanso ir neobaroko bruožų.
Bažnyčia stipriai nukentėjo per Antrąjį pasaulinį karą, kai besitraukdami vokiečiai susprogdino bokštus, taip pat ji neteko trečdalio stogo. Bebokštė bažnyčia stovėjo iki 1955 m., kai parapijiečiai surinko pinigų šių maldos namų rekonstrukcijai: buvo atstatyti bokštai, stogas, Šv. arkangelo Mykolo skulptūra, sutvarkytas fasadas. 1988 m. dekoruotas bažnyčios vidus. Interjero tvarkybos darbai atliekami išlaikant tokią pat spalvinę stilistiką.
Lyduokių Šv. arkangelo Mykolo bažnyčios tvarkybos darbų projektavimas pradėtas 2018 m., tad ji aktyviai tvarkoma keliais etapais. Jau sutvarkytas stogas, kuris buvo avarinės būklės, o pro jį patenkantis vanduo gadino bažnyčios vidų, taip pat fasadai, pakeisti langai, įrengta pamatų hidroizoliacija, nuogrinda.
Trečiasis remonto darbų etapas apima bažnyčios vidaus remontą. Pernai sutvarkytos šoninės navos, kurios buvo labiausiai nukentėjusios. Pastaruoju metu tvarkoma centrinė nava. Lėšos tiek projektavimui, tiek tvarkybos darbams skirtos iš kultūros ministro įsakymu patvirtintos Nekilnojamųjų kultūros vertybių tvarkybos darbų (paveldotvarkos) finansavimo programos, prisidedant Lyduokių parapijai ir Ukmergės rajono savivaldybei.
Į centrinės navos tvarkybos darbų projektą buvo įtraukta ir po centriniu altoriumi esanti kripta. Joje netikėtai rasti po smėliu įkasti karstai su palaikais, nors paprastai kriptos mūrijamos tam, kad karstai būtų paviršiuje, taip pat suskilusios marmurinės lentos su lenkiškais įrašais.
Istoriniuose šaltiniuose neaptikta duomenų apie šioje kriptoje įkastus karstus, tad ketinama ieškoti finansavimo archeologiniams tyrimams.
Lyduokių Šv. arkangelo Mykolo bažnyčios tvarkybos darbų projektą, parengtą architektės Nijolės Ščiogolevienės, įgyvendina Kultūros infrastruktūros centras.
