Thánh Đường San Luis Obispo de Tolosa là một trụ sở truyền giáo được Cha Junipero Serra thiết lập vào năm 1772 tại vị trí của thành phố San Luis Obispo ngày nay. Trụ sở truyền giáo này mang tên vị giám mục của thành phố Toulouse bên Pháp tên Saint Louis d’Anjou. Ngày nay trụ sở truyền giáo này chịu sự quản trị của giáo khu Monterey và hoạt động như là một thánh đường cho giáo khu San Luis Obispo. Nó nằm ngay tại trung tâm thành phố, ở một khu vực thương mại quan trọng mang tên Mission Plaza. Thánh đường này có lối kiến trúc bất thường với tháp chuông và những phòng ốc khác hẳn những trụ sở truyền giáo thường thấy ở tiểu bang California. Gian giữa của giáo đường vừa ngắn vừa hẹp gồm hai cánh gần bằng nhau nằm ngang thành hình chữ L, nơi khúc khủy của chữ L là chỗ đặt bàn thờ.

Vào năm 1769 một phái đoàn truyền giáo người Y pha nho cầm đầu bởi Gaspar de Portolà đã khỏi hành tử San Diego đi về hướng bắc nhằm kiếm vùng Vịnh Monterey, vùng này đã được Sebastian Vizcaino đề cập tới từ năm 1602. Đoàn truyền giáo này đã khám phá ra vùng San Luis Obispo, vùng mà trước đó một năm Juan Crespi một cha giòng Phan Xi Cô đã tới và gọi là la Cañada de los Osos (Thung Lũng Gấu - Valley of the Bears). Cha Junipero Serra đã đi đường biển tới gặp Portola nơi đây và ông đã thành lập nhóm truyền giáo Carmel. Năm 1772 vì có nạn đói ở vùng này, Cha Serra đã cử đoàn người đi săn gấu lấy thịt chia cho quân lính Y Pha Nho và những dân da đỏ thuộc giống Chumash đã theo đạo Thiên Chúa. Thấy có nhiều dân địa phương chịu cải đạo, cha Serra bèn quyết định cho xây trụ sở truyền giáo ở nơi đây. Trụ sở truyền giáo này là cái thứ năm mà Cha Serra đã thiết lập tại California. Thánh Đường San Luis Obispo de Tolosa bắt đầu được xây cất năm 1794 và hoàn thành năm 1819 khi hai chuông đồng được mang tới từ Lima, Peru