Ancienne église castrale de Lanta, la première mention de Notre-Dame de l’Assomption remonte à 1217 lorsque Guillaume du Bousquet désirant assurer le salut de son âme lègue une somme d’argent à l’œuvre de l’église. Appelée également Notre-Dame du Fort, puisque située à l’extrémité ouest du château seigneurial, elle ne devient paroissiale qu’entre 1596 et 1615 en remplacement de l’église de Saint-Victor localisée à proximité de l’actuel cimetière. Au XVIe siècle les fruits décimaux sont répartis entre le grand archidiacre de Saint-Etienne et le recteur de Lanta.
Endommagé par les protestants en 1569, l’édifice est laissé en l’état jusqu’en 1596. Son état ne permettant pas d’y assurer l’office, celui-ci est provisoirement délocalisé dans une grange avoisinante en attendant que le bâtiment retrouve sa salubrité.
Notre-Dame de l’Assomption subit quelques travaux au cours du XVIIIe siècle et devient Temple de Raison durant la période révolutionnaire.
Un premier projet de réhabilitation est lancé par le conseil municipal en 1833. Celui-ci tombe momentanément à l’eau mais l’idée fait son chemin. En 1842, la commune vote la construction d’un nouvel édifice.
La maîtrise d’œuvre est confiée à Urbain Vitry. Il exercera les fonction d’architecte en chef et ingénieur de la ville de Toulouse entre 1830 et 1843. Par la suite, il est promu inspecteur des Arts et des Sciences Industrielles et secrétaire général du Bureau central des Sciences et Arts. Outre l’église de Lanta on lui doit notamment de nombreux batîments civils toulousains tels que la façade de l’école de médecine (théâtre Sorano), le cimetière de Terre-Cabade, les Abattoirs mais aussi le beffroi de Revel. Notre-Dame de l’Assomption sera achevée en 1852.
D’autres artistes interviendront dans la décoration. Les vitraux sont signés par deux prestigieux ateliers de la ville rose,
Louis-Victor Gesta et
Paul Châlons.
Pierre-Eugène Denis est l'auteur de la plupart des toiles présentes dans l'église, Jean-Baptiste Despax, également fournisseur de nombreux tableaux d’art sacré dans le Toulousain, apporte sa contribution avec une représentation de
l'Assomption, et Michel Geoffroy signe
La Vierge aux Donateurs, copie du peintre flamand Van Dyck inscrit à l’Inventaire. Enfin, les peintures du choeur sont l'oeuvre d'Alexandre Serres, artiste que l'on retrouve dans la décoration de l'église du Jésus et de Saint-Exupère à Toulouse.
En 2005 un incendie éclate durant les travaux de réhabilitation de l’édifice. La restauration est achevée en 2009.