La paroisse Saint-Liboire a été créée en 1929 par le cardinal Grente. Une chapelle de secours en bois est alors bâtie.

De 1946 à 1954, une association est créée pour bâtir l’église débutée en 1942 à la faveur d’une subvention accordée par Vichy selon les plans des architectes manceau Georges Loriot et choletais Maurice Laurentin. Cette association est composée de bénévoles qui extraient alors la pierre de la carrière abandonnée de Bernay et la transporte jusqu’au Mans pour réaliser l’édifice. Mais l’entreprise s’achève alors que les fondations uniquement sont bâties par manque de moyens et un certain épuisement des bénévoles.

Suite aux nombreux projets avortés, la volonté d’achevée l’église est prise par les desservants à la fin des années 1950. Les sources sont hélas contradictoires quant à l’architecte choisi. Dans La Semaine du Fidèle de décembre 1956, il est annoncé que « Son Éminence a confié les plans à M. Lagrange, architecte des monuments historiques, et la première esquisse a plu à l'Autorité diocésaine ». Ainsi, le même Louis-Jean Lagrange aurait eu en charge deux églises au Mans : Saint-Liboire et le Christ-Sauveur. D’ailleurs, toujours dans la Semaine du Fidèle, en février 1957, il est possible de lire que « l'église dont il a été confié le soin au goût de M. Lagrange, architecte des Beaux-Arts, et qui aura, avec son originalité propre, un vrai caractère d'église ». Cependant, d’autres sources telles que des plans ou des factures mentionnent Jacques Ménard, architecte à Paris rue Blanche comme architecte en charge du projet. Une carte postale de l’intérieur de Saint-Liboire indique même cette attribution au verso. L’état actuel de la recherche ne permet pas, hélas, de poser de certitude quant à l’histoire précise de Saint-Liboire. Mais il semble néanmoins certain que les deux architectes soient intervenus, l’un local et l’autre parisien.

L'église est consacrée en 1961.

Le baptistère à l'origine à l'entrée de l'église a été déplacé à côté de l'autel en 1970.