Den ersten Hinweis auf das Bestehen einer Kirche in Buch finden wir in einer in Diessenhofen ausgestellten Kaufurkunde vom 19. Januar 1347. Die darin genannte Kapelle soll dem Apostel Paulus geweiht gewesen sein, 1370 wird die Kirche in Buch als Filiale von Gailingen erwähnt. 1400 gelangte die Gailinger Kirche mit ihrer Bucher Filiale durch Tausch an das Kloster Allerheiligen. Bis zur Reformation waren die Bucher gehalten, die Gottesdienste an hohen kirchlichen Feiertagen in Gailingen zu besuchen. Die Neugeborenen mussten nach Gailingen zur Taufe gebracht und die Toten auf dem dortigen Friedhof bestattet werden. 1525 beklagten sich die Bucher über den beschwerlichen Kirchweg und baten um einen eigenen Pfarrer. Diesem Wunsch wurde jedoch nicht entsprochen.
Selbst nach Einführung der Reformation scheint die geistliche Versorgung von Schaffhausen aus mangelhaft gewesen zu sein. Anders lässt sich nicht erklären, dass noch 1538 in Buch von Gailinger und Randegger Priestern die Messe gelesen wurde. Jetzt endlich beschloss der Rat, einen Prädikanten nach Buch abzuordnen, der dort alle acht Tage einen Predigtgottesdienst halten sollte. Als erster reformierter Pfarrer amtete Cunrat Sifrid. Neben seiner Pfarrstelle in Buch hatte er noch eine Predigerstelle in einer der Schaffhauser Stadtkirchen zu versehen. Er wohnte in der Stadt und kam jeweilen am Wochenende nach Buch.
Während des Dreissigjährigen Krieges war der nach Buch gehende Pfarrer mehrmals bedroht gewesen, weshalb ihm der Rat zeitweise eine militärische Bedeckung mitgab. 1635 fiel der Gottesdienst der unsicheren Zeiten wegen einen Monat lang ganz aus.
1713 zog Joh. Ludwig Burgauer als erster im neuen Pfarrhaus ein. Buch war nun eine selbständige Pfarrei geworden. Die Besoldung war allerdings äusserst bescheiden.
Die alte 1858 abgebrochene Kirche war im Laufe der Zeit mehrmals erweitert worden. Sie stand parallel zum Pfarrhaus, der Käsbissenturm im Osten. Im Innern trennte ein breiter Rundbogen den Turmchor vom Schiff. Nachdem in den ersten Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts zu wiederholten Malen am Bau herumgeflickt worden war, geriet er allmählich in einen derart baufälligen Zustand, dass nur noch eine umfassende Renovation oder ein Neubau in Frage kamen. Weil der Kirchenraum der stark angestiegenen Einwohnerzahl nicht mehr genügend Platz bot, entschied man sich für einen Neubau. Die Baukosten übernahm der Kanton als Rechtsnachfolger des Klosters Allerheiligen. Am 29. September 1861 konnte die von Kantonsbaumeister Hurter im neoromanischen Stil projektierte Kirche feierlich eingeweiht werden.
1895 erhielt die Kirche an Stelle des altersschwach gewordenen Harmoniums eine Orgel. Erst im Spätherbst 1915 wurde ein eiserner Ofen installiert. 1935 konnte, dank eines Legates, die aus dem Jahre 1685 stammende Turmuhr durch eine neue, mit Minutenzeiger ausgerüstete, ersetzt werden. 1955/56 wurde die Kirche einer gründlichen Innen- und Aussenrenovation unterzogen.
Zwei der drei Glocken hingen schon im Turm der alten Kirche. Die älteste, kleinste Glocke trägt die Jahrzahl 1484, die mittlere wurde 1822 gegossen. Während des Kirchenneubaus sammelten die Einwohner Geld für eine dritte Glocke. Das Geläute bildet den Quartsextakkord fis h dis.
Auf drei Seiten, nach Norden, Westen und Osten, war die alte Kirche vom Friedhof umgeben. Nach dem Kirchenneubau blieb der ehemalige Kirchenvorplatz auf der Südseite wiederum frei. 1892 wurden die Gebeine von Pfr. David Spleiss an der westlichen Chormauer beigesetzt.
Als 1909 das Gräberfeld auf dem Emmersbergfriedhof in Schaffhausen geräumt werden musste, kam der Grabstein von Pfr. Stickelberger auf den Bucher Friedhof.
Allmählich erwies sich der Friedhof bei der Kirche als zu klein. Die Gräberfelder mussten in zu kurzen Zeitabständen wieder geräumt werden. Deshalb beschloss die Gemeinde, auf dem «Sand» einen neuen Friedhof anzulegen. Am Ostersonntag 1915 erfolgte dessen Einweihung durch Pfarrer Kaiser.
Die letzte im Pfarrhaus wohnende Pfarrerin zog im Juli 2013 aus. Das Pfarrhaus ist seit 2014 an eine Familie vermietet und die Gemeinde wird vom Pfarrer in Ramsen betreut.
Die Kirche – Aus dem Film: «Rundgang durch Buch mit Ernst Feser 2007