Historia del viejo templo
El 21 de noviembre de 1907 los hermanos Allende-Plágaro donan al Obispo de Vitoria un solar en el barrio de Indautxu para levantar una capilla episcopal o un templo anejo a la Parroquia de San Francisco de Asís.
En marzo de 1911 el Obispo de Vitoria Mons. Cadena y Eleta inaugura una capilla episcopal dedicada a la Virgen del Carmen y construida a expensas del Obispado de Vitoria. Es obra del arquitecto Leonardo Rucabado y tiene una sola nave con galerías cubiertas y bóveda de crucería combinando los estilos gótico y románico. Rodea el templo un parque cerrado con verjas.

El 16 de febrero de 1934 el Obispo de Vitoria Mons. Mateo Múgica crea la nueva Parroquia de Nuestra Señora del Carmen de Indautxu en territorio desmembrado de las parroquias de san Francisco de Asís y san Vicente Mártir de Abando a sí la capilla queda convertida en templo parroquial . La nueva parroquia atiende a 12.000 feligreses y cuenta con siete sacerdotes: párroco, cuatro coadjutores, cura organista y cura sacristán.-- Aprovechando ´la cesión de una franja de terreno por parte del Ayuntamiento de Bilbao, se construye un pequeño salón, sacristía, despacho parroquial y dos pequeñas viviendas para el cura sacristán y el sacristán seglar.

El nuevo templo
La feligresía había crecido y en 1956 llegaba a los 35.000. El nuevo Obispo de Bilbao Mons. Casimiro Morcillo creó nuevas parroquias y con el territorio desmembrado de la Parroquia del Carmen la feligresía quedó reducida a 15.000. No obstante esto el templo resultaba pequeño y no contaba con espacios complementarios en que desarrollar las distintas actividades pastorales y el 3 de junio de 1967 el Obispo Mons. Gúrpide coloca la primera piedra del nuevo templo. Amplio, moderno y funcional es obra del arquitecto bilbaíno Javier Ortega y fue inaugurado el 16 de noviembre de 1968. Posteriormente el territorio parroquial ha disminuido por haberse creado la nueva parroquia de Cristo Rey, casi en su totalidad desmembrada de la del Carmen, y haber cedido parte a las parroquias del Pilar, Corpus Christi y San Fernando.