Eine erste Kirche hat an dem Ort, wo heute die St. Audomar-Kirche steht, wohl bereits im 8. Jahrhundert gestanden. Die erste Abbildung einer Frechener Kirche stammt aus dem Jahr 1610, der Vorgängerbau der heutigen Kirche wurde 1714 vollendet. Mit der Realisierung der Pläne des Kölner Dombaumeisters Zwirner (1802‒1861) wurde 1849 begonnen und der neoromanische Neubau 1859 geweiht. Die heutige Gestalt erhielt die Kirche 1909 durch die Verlängerung um ein Joch und die Errichtung des Turmes.
Die grundlegende Renovierung im Jahr 1960 führte zur Entfernung der neugotischen Ausstattung. Die Ausmalung der Kirche durch den Innenarchitekten und Bildhauer Walter Prinz (*1933 Köln) gab der Kirche Ende 2002 ihr heutiges Aussehen.
Der frühbarocke Taufstein unter der Orgelbühne erinnert die Eintretenden an die eigene Taufe. Für viele Gläubige ist die Fatimamadonna in der rechten Turmkapelle von großer Bedeutung. Die Kriegergedächtniskapelle mit Pietá aus dem 18. Jahrhundert gegenüber lädt noch vor dem großen Gitter ein zum Innehalten. Da diese Kirche tagsüber immer zum Gebet zugänglich ist, kommen viele mit ihren Anliegen hierher und entzünden eine Kerze.
Die klare Struktur des Innenraums lenkt den Blick auf die Apsis mit der Auferstehungssonne und den Tabernakel, Ambo und Altar. Das darüber hängende große Kreuz des Kölner Goldschmieds Hanns Rheindorf (1902‒1982) von 1963 prägt den Altarraum. Die Kreuzbalken sind mit Silberplatten belegt und Bergkristallen verziert. Die Enden der Kreuzbalken zeigen die vier Evangelisten und die Anfänge ihrer Evangelien. Die Anbetung der Könige, die Kreuzigung und Auferstehung Jesu und die Darstellung des Weltgerichtes umrahmen auf der Rückseite das Lamm Gottes.
Im Kirchenschiff stehen am Pfeiler zwei Figuren aus der Barockausstattung der Kirche: der Kirchenlehrer Augustinus und der Pestpatron Rochus. Im rechten Querhaus findet man eine Darstellung der heiligen Anna mit Maria und dem Jesuskind (eine sog. Anna selbdritt) aus der 1. Hälfte des 16. Jahrhundert. Im linken Querhaus steht der neugotische Altar aus der ehemaligen Kapelle in Marsdorf.
Einen Altar des Kirchenpatrons Audomar mit einem Reliquiar von Hanns Rheindorf in Silber getrieben und einer Audomarfigur aus der neugotischen Kirche steht im nördlichen Seitenschiff.
Fenster „Glaube, Hoffnung, Liebe“ von Peter Hecker, ca. 1931, der die gesamte Totenkapelle gestaltet hat; ornamentale und symbolische Fenster in den Seitenschiffen und im Querhaus die Fenster „Dornenkrone“ und „Fronleichnamsprozession“ von Hans Lünenborg, 1966, die Fenster mit Geometrischer Komposition im Obergaden wurden von Walter Prinz, 2002 , gestaltet.
Die Klais-Orgel von 2005 bildete den Abschluss und die Vollendung der Renovierungsarbeiten.