Selon Graves (1851), l'église de Grandrû conserve une façade occidentale du 13e siècle, un transept qui pourrait dater du 14e siècle, un chœur du 16e siècle et une nef moderne. L'analyse archéologique de l'édifice permet de dater ses différentes parties : le vaisseau central est la partie la plus ancienne, peut-être du 13e siècle, le transept et le chœur ont été reconstruits au 16e siècle. Le chœur est ensuite considérablement repris en 1754 (date portée), avec la modification des baies et la reconstruction des voûtes. Les sources conservées aux archives départementales (série O) signalent de nombreuses réparations au cours du 19e siècle, en 1827 (toiture), en 1844 (plafond de l'église), en 1876 (toiture), enfin en 1885 le clocher est reconstruit par Goupet, charpentier à Grandrû, sur les plans d'Alphonse Laban, architecte à Noyon. Les sources conservées à la médiathèque du patrimoine indiquent que l'église de Grandrû est classée au titre des Monuments historiques, en 1920, dans le "but d'assurer la conservation des ruines [des 13e et 16e siècles] et le rangement des fragments précieux". L'architecte des Monuments historiques André Collin indique, dans son rapport de décembre 1919, que sa restauration "est souhaitée et doit être effectuée à l'aide des fonds d'emprunt des sociétés coopératives". Le programme de restauration comprend la reconstruction du bas-côté nord, le mur nord de la nef, la croisée supportant le clocher en charpente et la réparation des voûtes sur croisées d'ogives du chœur. La charpente en bois est remplacée par une charpente en ciment armé. Les travaux sont réalisés de 1923 à 1932. La bénédiction de la nouvelle église a lieu en 1932.