W 1496 r. bracia Jan i Alfons Duczymińscy herbu Rogala w swojej dziedzicznej wsi Duczyminie wybudowali i uposażyli kościół ze stałym wikariuszem, rezydującym na miejscu i podległym proboszczowi w Krzynowłodze Wielkiej. Ze względu na brak źródeł trudno powiedzieć, jak wyglądał pierwszy kościół zbudowany w Duczyminie. Zapewne była to niewielka drewniana budowla, która służyła miejscowej społeczności. Z kolejnych opisów wizytacyjnych wiadomo, że kościół parafialny wzniesiony był pod tytułem Wniebowzięcia Najświętszej Marii Panny. Z protokołu wizytacyjnego z 1724 r. wiadomo, że ten drewniany kościół został spalony przez Szwedów podczas najazdu na Polskę w latach 1655-1656.
Kolejny kościół w Duczyminie został postawiony w 1717 r. przez Aleksandra Brożka, pułkownika ciechanowskiego. W 1817 r. jest wzmianka o tym, że cudami słynący kościół parafialny we wsi Duczymin pod tytułem Wniebowzięcia Najświętszej Marii Panny jest drewniany i pokryty gontami o długości 42 łokci i szerokości 20 łokci oraz o tym, że kościół został konsekrowany. W dużych rozmiarów ołtarzu znajdowała się piękna statua Najświętszej Maryi Panny, uważana za cudowną. Oprócz figury, w głównym ołtarzu umieszczono także obraz Matki Bożej. Oprócz wspomnianego ołtarza w kościele były jeszcze dwa inne. Świątynia ta spłonęła w 1836 roku, lecz cudownie ocalał z niej obraz Matki Bożej, uznawany za cudowny. Przez pół wieku po pożarze nabożeństwa odprawiane były w prowizorycznej kaplicy, a posługę duszpasterską pełnili księża z Krzynowłogi Wielkiej.
Dopiero w 1888 r. dziedzic Antoni Zieliński i ks. Ezechiel Wasiłowski ze wsi Wasiły, proboszcz Jasieńca w archidiecezji warszawskiej, zbudowali w Duczyminie murowany kościół. W latach 1836-1901 kościół w Duczyminie był filią Krzynowłogi Wielkiej. W 1900 r. ocalony z pożaru i odnaleziony w 1898 r. w Pułtusku obraz powrócił do Duczymina. 25 maja 1901 roku administrator diecezji ks. kan. Wincenty Petrykowski przywrócił do życia parafię w Duczyminie, zaś 15 września zostało ogłoszone to publicznie przez ks. dziekana Czaplickiego. Na pamiątkę przywrócenia parafii ks. Ezechiel Wasiłowski ufundował figurkę Matki Bożej i postawił przed frontonem kościoła. Ten sam kapłan w 1900 r. ufundował pięciogłosowe organy o jednym manuale, wykonane w fabryce Adolfa Homana z Warszawy. W 1975 r. dodano do nich jeden głos.
Kościół jest w stylu eklektyczny, murowany z cegły, otynkowany, jednonawowy, z kaplicą od północy oraz wieżą od zachodu z ostrosłupowym hełmem. W ołtarzu głównym znajduje się obraz Matki Bożej z XVII w., zdobiony sukienką, otoczony licznymi wotami, zasłaniany wizerunkiem św. Rocha; w bocznych ołtarzach – po lewej obrazy Matki Boskiej Szkaplerznej, po prawej – obraz św. Józefa (sygn. Jan Koprowski, 1896 r.) i św. Jana Nepomucena (być może tego samego malarza). Stacje Drogi krzyżowej erygowano 1 marca 1968 r.
Po II wojnie światowej podejmowano wiele działań renowacyjnych świątyni i plebanii. Ks. Cezary Maruszewski wraz z parafianami wykonał nowe instalacje w kościele, oczyszczono z wilgoci tynki na zewnątrz i wewnątrz, odnowiono obrazy i sprawiono dwa nowe (Matki Bożej Duczymińskiej i św. Jana Pawła II autorstwa Józefa Maruszewskiego), wyremontowano organy, sprawiono chodnik procesyjny i wykonano inne prace w plebanii. Staraniem ks. Marka Pszczółkowskiego i parafian świątynia, ołtarz i obraz zostały odnowione i szerzony jest kult Matki Boskiej Duczyminskiej, zakupiono malowane obrazy Jezusa Miłosiernego i Matki Boskiej Częstochowskiej. 15 sierpnia 2017 r. odnowiony ołtarz i obraz Matki Bożej poświęcił biskup pomocniczy Mirosław Milewski. W 2018 r. wykonana została również nowa malatura w prezbiterium świątyni. 16 grudnia 2018 r. nową polichromię w prezbiterium poświęcił ks. Paweł Brzostek.
W latach 1989-1992 staraniem ks. Waleriana Andrzeja Niewiadomskiego i parafian wybudowano kościół filialny pw. Podwyższenia Krzyża Świętego w Zdziwoju Nowym, według projektu Janusza Królaka z Ostrołęki, pod nadzorem Czesława Kłosa z Chorzel. Na ścianie prezbiterium umieszczono krzyż z rzeźbą Chrystusa z drewna lipowego, wykonany przez Andrzeja Staszewskiego. W 2020 r. została odnowiona elewacja świątyni.
Proboszcz