Nel 964 il vescovo di Padova Gauslino Transalgardo fece trasferire le spoglie di San Fidenzio da Polverara a Megliadino, nell’Oratorio di San Tommaso. Grazie alla presenza del Santo, l’Oratorio divenne uno dei principali centri religiosi della zona, fu quindi fatto riedificare e intitolato a San Fidenzio.

Con la ristrutturazione del Duecento avvenuta grazie a una donazione di Beatrice d’Este, Regina d’Ungheria, alla chiesa venne conferita una struttura romanica e, dalle fonti che testimoniano le visite pastorali dei vescovi in loco, sembra che tutte le pareti della chiesa di San Fidenzio fossero decorate da affreschi di scuola giottesca.

Dopo diversi restauri ed ampliamenti, la chiesa venne ricostruita nel 1888 conservando le linee romaniche dell’antico edificio, con tre navate, e ne venne rimosso il campanile del XIII secolo. Gli altari risalenti al Seicento sono di pregevole fattura e appartenevano all’antica chiesa. La cripta che custodisce il corpo di S. Fidenzio si trova oggi sotto il coro.

Di epoca longobarda sono i reperti conservati al Museo Nazionale Atestino, che provengono dalla chiesa parrocchiale originaria: questi sono l’arca funebre dell’arciprete Giovanni e un frammento di pluteo, parte di un ambone. Il Museo Civico di Padova conserva invece una tabella metallica con un’importante incisione, trovata nella tomba di San Fidenzio.

L'edificio attuale riunisce al suo interno parte dell'arredo della chiesa originaria, come gli altari seicenteschi e settecenteschi e le sculture del Bonazza. Inoltre, l’interno stupisce per i meravigliosi affreschi del pittore Don Demetrio Alpago.