土庫順天宮（以下簡稱為本宮）約在清順治年間草創（土埆厝）；據鄉人耆老訪談錄載自清初即有小廟（註一）。（後殿留有古式供桌落款為嘉慶年。）
清朝道光年間，有七房林喜捨廟地一所，以許際昌，怡德號，德茂號，林洽源、陳世澎、許光地等行郊為助，集資大銀七千零八十五元，在道光十四年（西元1834）間動工興建前殿。六年後（西元1840）興建後殿，供奉觀世音菩薩。
（此次留有古式石香爐；道光十四年，西元1834，彰化縣二林洪郁文敬獻的供桌一張，今在後殿。）
咸豐二年（西元1852）金懷德、郭經書、林得祿、許世兩、吳以巳、郭腆、謝經邦、林日省、陳世澎、洪天同、洪煥彰等地方士紳應信眾要求，分掌宮內各項事務，並重修前殿、敬聖亭及左廂（今之三官大帝殿）等，共花費三千餘大銀，至此方完成十八年前興建時所缺。
光緒二年（西元1876）有陳適均等人，認為本宮無右廂不夠莊嚴，邀集數家行郊，共捐募千餘圓，補建右廂始成宏觀大廟。
（此次留有重建記事碑及馬龍瑞素壁書法及祥龍圖等重要古蹟文物多項。）
百年春秋之後，本宮屢經風吹雨打，各處漸呈老態。幸有地方士紳顏丁全苦心經營，加上黃和加、黃天成叔侄苦守數十年，直到昭和八年（民國二十三年），神靈顯現聖母慈輝感動眾人，有鄉紳林永振、陳榮士、顏丁全、林昭頂、陳台烜、林進、陳清泉等人任董事，向官方（日本政府）申請修建。
當時，原為土庫庄改隸為土庫街，日本人篠崎喜代吉，初代街長，篠崎氏咸信聖母慈輝以主席身份向官方（日本政府）取得許可，依古域部落招募金，終成今日風貌。此次工程請來各方能工巧匠集各類精華於一身。
此次重修工程於昭和十一年（民國二十五年，西元1936）農曆一月十八日興工，不料動工翌年（西元1937）中日發生戰爭（七七事變，中國正式發佈對日抗戰），旋即爆發二次世界大戰。聖母神威顯赫，竟能安頓民心，改建工程在那紛亂的世局中順利完成。昭和十三年，（民國二十七年，西元1938）竣工，同年農曆正月十六日大與慶成之典。
石雕部份有來自唐山的惠安石雕匠師，日後落籍於本鎮街尾的蔣九（三川殿龍虎對看堵和正殿龍柱為蔣九作品），以及來自豐原的蔣泉和石舖同場競技（三川殿內間龍柱是其作品，上有落款。）
木作部份有日據時期名震當時的陳應彬弟子胡賢和唐山師父王錦木對場。
交趾陶和剪黏出自北部名匠洪坤福大弟子陳天乞。眾家名師齊聚一堂把順天宮粉妝細扮，使其成為雲林中心部位的經典大廟。
日治時期由日本籍董事 篠崎喜代吉
由日本郡馬縣新田郡吉祥寺迎請一尊編三十三番號的日本觀音神像
昭和十五年（民國二十九年，西元1940）日本政府在台灣實施皇民化運動。逼迫台灣人改信日本神道教，是時台灣總督府下令台南州轉飭斗六郡、虎尾郡為第一執行區，令其轄內寺廟一律拆除，其所謂異教神像必須焚燬。一時之間島內風聲鶴唳，百姓難安。時任本宮重修董事篠崎喜代吉，唯恐適成美事化為灰塵，乃設法配合接洽日本「古義真言宗台灣開教計畫案」，聲請加入為該案第三四所關係寺廟，正式成立「台南州虎尾郡土庫庄土庫支部」，成為「高野山大師教會支部」。自此土庫順天宮迎進日本真言宗古義派吉祥寺住持黑澤祐城擔任教師，成為支部長。並從日本郡馬縣新田郡吉祥寺迎請一尊編三十三番號的日本觀音供於正殿，本宮殿及列位正神及雲林地區廣大信眾虔信的「六房天上聖母」（註二）暫退後殿，本宮轉危為安。
民國三十四年（西元1945）二次世界大戰終結，日本戰敗將台灣歸還中國，本宮天上聖母回歸正殿，列位神尊各歸本位接受萬民香火。六房天上聖母依舊輪值於五股大小莊頭之間繼續護佑祂的弟子。
（註一）：《雲林縣鄉土史料》於民國八十六年元月六日在雲林縣立文化中心訪談記錄，郭裕有說：大約在公元1742年有從唐山李姓、劉姓二人，請了兩尊聖母神像自西螺溪口上岸，靠零工維生，兩人均未娶妻，二人共同供奉二尊媽祖。從西螺到虎尾溪地區，大約三十年的時間才分道揚鑣。其中李姓人士經虎尾移墾移居土庫一帶，劉姓則將其中一尊媽祖迎到台北新莊奉祀。李姓人士卒後由一姓林人士接續供奉，然後由他的子孫籌建廟宇。原本舊廟較小，重建新廟後才又另雕塑金身。
另一資料，據《台灣地名辭書》卷九，順天宮位中正路109號，創始自清康熙年間，……道光年間集資興建成現有規模的前殿，咸豐二年（1852）整修前殿並建後殿、敬聖亭及左廂，光緒二年（1876）續建右廂始成今貌。
（註二）：日本皇民化時期，六房天上聖母金身也被列入官方斗六郡焚燒名冊，當時由五間厝股二重溝爐主召開五股老大桌會，以六房天上聖母駕前以筊杯請示避難地點，六房媽指示可由過港保正林昭順先生保護金身安全。於是過港保正率領過港人士劉營、林石松以小轎秘密護送六房媽金身取道二重溝溪底小徑潛回家中避難。爾後風聲又緊壓力益加沉重，只好再次商議對策，最後決議將六房天上聖母，移駕本宮與天上聖母和諸位正神同室避難。於是慈恩普照，神人同安。