1852: l'edificio della chiesa è voluto e costruito dal Granduca Leopoldo II
1855-1879: primo parroco fu don Giuseppe Spagnoli. La gerarchia è generalmente dalla parte dei padroni ma non mancano significative prese di posizione a favore dei più poveri.
1879-1901: è parroco don Berardo Berardi. In questi anni si verificano forti tensioni da parte dei gruppi anarchici e anticlericali presenti nella zona. Vengono aggiunte alla chiesa due cappelle laterali.
1902-1945: regge la parrocchia monsignor Angelo Gennai il quale abbellisce la chiesa che assume l'aspetto che è giunto fino ad oggi. In questo periodo sorgono varie congregazioni che curano la preghiera la carità. Nasce e si afferma l'Azione Cattolica.
1945-1953: è parroco don Angelo Santoni, che trova la chiesa bombardata ed è costretto a celebrare nella palestra. Questo è il periodo delle lotte politiche più accese.
1953-1976: responsabile dell'arcipretura è Mons. Luigi Paoli. In questi anni vengono eseguiti grandi lavori interni alla chiesa. Sono gli anni della ripresa economica, del Concilio e della contestazione.
1976-1996: il parroco della chiesa, che nel 1983 viene elevata alla dignità di Duomo, è don Ugo Bocelli. Con Don Ugo viene favorita la partecipazione dei laici alla vita parrocchiale e c'è partecipazione e vivacità nei gruppi ecclesiali.

I° FASE: 1800

La storia della Parrocchia di Cecina va di pari passo con la storia della città che inizia intorno alla metà del 1800. Il primo nucleo di case sorge sulla ripristinata via Aurelia (1836) a sud del ponte sul fiume Cecina e all'ombra del "fitto vecchio", una costruzione della fine del '500 voluta da Ferdinando I dei Medici. La rinascita di questa parte della Toscana è opera del Granduca Leopoldo II che adotta una politica di risanamento per rendere popolata e coltivabile questa zona con lavori di livellamento e piantumazione della pineta costiera (1845). L'anno ufficiale di nascita del borgo di Cecina è il 1852 e in questo anno il Granduca stabilisce la costruzione di una nuova Chiesa che viene benedetta nel 1853, dedicata ai Santi Giuseppe e Leopoldo ed elevata ad Arcipretura.
Primo Parroco dal 1855 al 1879 fu Giuseppe Spagnoli.
L'edificio della chiesa è "un vasto fabbricato di forma rettangolare spoglio e disadorno".
All'interno si trova una statua di S.Giuseppe donata dal del popolo nel 1856 e nel 1859 la granduchessa Antonietta dona alla chiesa una tela realizzata dal Lami.
In questi anni avvengono i mutamenti politici che porteranno alla formazione del regno d'Italia e Cecina vive pienamente gli avvenimenti nazionali.
Sotto la spinta del vento rivoluzionario alcuni intellettuali aderiscono alla Massoneria. A Cecina viene fondata la loggia massonica "Luce e progresso", nascono la Società Operaia di Mutuo Soccorso (1874), il Patronato del Lavoro e nel 1888 usci il primo giornale di Cecina, Il popolo Maremmano con orientamento anticlericale e anarchico.
Nel 1870 i bersaglieri conquistano Roma e il Pontefice Pio IX si esilia nella città del Vaticano. Questi anni sono caratterizzati da un forte anticlericalismo e la chiesa si sente assediata e tende a chiudersi.
La gente di questa terra, di carattere libero e vigoroso, mostra una religiosità che a volte rasenta la superstizione e la magia. Nei momenti di difficoltà le perone pregano in Chiesa ma sperano e si affidano anche a santoni e maghi .

II° FASE: FINE '800

Dal 1879 al 1901 è parroco Don Berardo Berardi. Gli anni di fine secolo sono caratterizzati da conflitti contro il clero che sfociano in pubbliche manifestazioni tanto che il prefetto proibisce per 10 anni, fino al 1899, le processioni adducendo motivi di ordine pubblico per la presenza di gruppi anarchici e anticlericali. In questo clima nascono e fioriscono le prime associazioni cattoliche contraddistinte dalla contrapposizione con l'anticlericalismo dominante.
Nel 1888 viene fondata l'Arciconfraternita della Misericordia e in alternativa a questa associazione caritativa e umanitaria Cattolica viene fondata la Società Pubblica Assistenza i cui dirigenti erano di ispirazione massonica.

III° FASE: DAL 1900 Al 1950

Dal 1902 al 1945 regge la parrocchia monsignor Angelo Gennai, che abbellì la chiesa all'esterno con una facciata in stile neoclassico e una grande statua di S. Giuseppe e all'interno con l'affresco dell'abside e con il soffitto a cassettoni. Dopo questi lavori la chiesa viene consacrata il 19 marzo 1915.
I primi anni del '900 furono caratterizzati in Cecina da una crescita sociale ed economica. Si sviluppò l'associazionismo religioso e laico, sorsero industrie e crebbe il numero degli Istituti Bancari.
Dopo la Grande Guerra, Cecina vive, come il resto della nazione, forti contrasti sociali caratterizzati da scioperi e disordini. Gli anni che seguono sono quelli che vedono la nascita e la presa del potere del Fascismo.
Cecina si adegua al nuovo corso e cresce sia nel settore commerciale, dell'artigianato che in quello commerciale. Questi per la chiesa sono gli anni dei Patti Lateranensi e della Azione Cattolica che viene istituita anche a Cecina. Gli intellettuali di Cecina e i benestanti sono per lo più massoni, rispettosi dei singoli ma in opposizione dialettica con la chiesa.
Con Mons. Gennai operano Don Panichi, don Angelo Marranci, don Fortunato Pacini, don Rolando Frizzi poi parroco a Marina ,don Antonio Dei.
In questo periodo entrano in seminario 9 giovani. Tre giovani cecinesi vengono ordinati sacerdoti. Sono don Antonio Sarperi ordinato nel 1935 e don Fernando Porciani e don Ottorino Bontà ordinati nel '37.
Nel territorio della Parrocchia operano le suore "figlie del S.S. Crocifisso" che nel '35 costruiscono nel convento, ora centro parrocchiale, la cappella del Sacro Cuore.
Nel settore della carità, oltre alla Misericordia operano anche le Dame di Carità, la "San Vincenzo de Paoli" e sotto la statua di San Giuseppe venivano poste le offerte per il Pane dei Poveri.
I giovani atleti di Cecina si sfidano nella corsa podistica della "Targa Cecina" e ad ottobre c'è la Fiera e la Processione della Madonna del Rosario.
Durante il "passaggio del fronte" Cecina viene bombardata e la chiesa subisce gravi danni.
Nel 1945 viene nominato parroco don Angelo Santoni. Don Santoni è il parroco della ricostruzione. Apre le porte della chiesa ai giovani e da inizio alla costruzione dell'oratorio luogo di incontro e di svago anche per i giovani d'oggi. E' benvoluto dalla gente. Nella sua opera pastorale è aiutato da don Frizzi, don Libero Biagini e da don Gino Scattolini poi parroco al palazzaccio.

IV° FASE: DAL 1953 AL 1996

Dal 1953 al 1976 è parroco mons. Luigi Paoli. Nel '57 vengono eseguiti grandi lavori interni alla chiesa come le vetrate, l'apertura delle porte laterali e lo spostamento degli altari dalla navata alle cappelle laterali. Il carattere autoritario di questo parroco non favorisce il dialogo e non aiuta ad accogliere in pienezza la grande novità del Concilio.
Collaborano in parrocchia don Reno Pisaneschi, cappellano dell'Ospedale, don Secondo Macelloni, fondatore del gruppo Scout, don Elio Pruneti impegnato nella pastorale giovanile e nell'Oratorio, don Piero Burlacchini.
In questi anni si accentua lo spopolamento delle campagne. A Cecina affluiscono famiglie dai paesi limitrofi e anche da altre regioni. Crescono attività commerciali, artigianali e piccole industrie: sono gli anni del primo sviluppo urbanistico.
L'attenzione al mondo del lavoro è significata dalla nascita delle ACLI.
Dal 1976 al 1996 il parroco della chiesa, che diventerà poi Duomo, è Don Ugo Bocelli.
Don Ugo, seguendo le indicazioni del Concilio, valorizza il laicato e da vita al Consiglio Pastorale chiamando come membri i rappresentanti dei gruppi.
La città è in continua espansione: nascono molte associazioni con finalità sportive, culturali e di volontariato sia cattolico che laico. La Parrocchia supera le 13000 unità.
Don Ugo acquista l'Istituto S.Cuore che diventa sede della Scuola Materna e Centro parrocchiale.
Le Suore Crocifissine lasciano Cecina e vengono sostituite dalle Suore di Santa Teresa.
Don Reno e Don Elio sono i Cappellani con cui Don Ugo collabora nei primi anni. A Don Elio verrà successivamente affidata la Parrocchia di Cecina Mare, mentre Don Reno continua ad occuparsi dell'ospedale e del settore della carità: sarà lui a trasformare la Casa parrocchiale di Vicolo S.Giuseppe in Casa di accoglienza.
Si alternano al servizio della Parrocchia numerosi cappellani: Don Carlo Gronchi, Don Giuliano Giovannini, Don Sandro Gazzarri, Don Marco Fabbri, Don Maurizio Volpi.
Nel 1995, Don Osvaldo Valota inizia il suo servizio pastorale di parroco avendo come Cappellani Don Reno e Don Andrea.