La bibliographie consacrée à cet édifice est assez réduite. Les principaux éléments d'histoire s'établissent grâce au fonds de la bibliothèque du Comité Flamand de France, dont l'album des gravures Flahault. Les archives communales déposées aux AD Nord permettent de suivre la chronologie des travaux entre 1806 et 1926. En 1998, Christiane Lesage publie un article de synthèse sur l'édifice ; en 1999, Dominique Delgrange propose un article sur la pierre tombale du seigneur de la Wissche (publiés tout deux dans les Annales du Comité Flamand de France).

La première église romane et le Moyen Âge

La date de construction précise du premier sanctuaire, élevé en grès ferrugineux de Cassel, n'est pas clairement déterminée. Selon Christiane Lesage (LESAGE, 1998, p.28), la stylistique basilicale de l'église et les matériaux utilisés en confirmeraient l'origine romane (XIe ou XIIe siècle) . Selon l'auteur, l'église primitive est alors "flanquée de collatéraux assez bas, séparés par une suite de robustes arcades en plein cintre, percés dans des murs de moellons. Au nord du chœur, plus tardif, couvert d'une voute lambrissée ornée de blochets historiés, est venue s'ajouter au XVe siècle. une grande chapelle communiquant avec lui par deux grandes arcades reposant sur une colonne en pierre". Cette chapelle seigneuriale dénommée "chapelle de la Wissche" ou encore "chapelle Saint-Jacques" est réalisée en 1425. La commanditaire en est Marie, dame d'Auchelles (1429 †), veuve de François de Wissche (1413 †), pour abriter leur sépulture. De ce premier édifice médiéval, ne restent que les murs en grés ferrugineux de Cassel et la porte d'entrée. La chapelle de Wissche, du XVe siècle, est en bon état de conservation.

Les XVIe et XVIIe siècles : entre restaurations et transformations

En 1507, il est fait mention de la pose d'une cloche. En 1566, un incendie se déclare dans la tour à cause de la vétusté de l'édifice (et non en lien avec les troubles iconoclastes de l'été 1566). Le chœur de l'église daterait de 1567 (date portée) : il aurait donc été restauré dans son ensemble. La dégradation avancée de l'édifice est mentionnée en 1569 car le "service divin ne peut s'accomplir que sur quelques autels provisoires" (LESAGE, 1998, p. 26). En 1613, la tour est restaurée (une poutre porte une date ciselée "Surrexit MCDXIII"). L'année 1615 est une période de restauration majeure pour l'église qui voit le rehaussement de ses bas-côtés et la construction de nouvelles nefs. L'ensemble est réalisé en brique, ce qui permet (en rapport au grès roman) de visualiser clairement les constructions de cette période. La date 1615, réalisée en pierre calcaire, figure au fronton de l'église. La structure générale de l'église date donc des XVIe et XVIIe siècles.

Du XVIIIe s. à nos jours

Jusqu'en 1702, l'église est couverte de chaume et se trouve dans un état "pitoyable" comme en témoigne le procès de 1697 pendant à la cour du parlement de Tournai entre la communauté de Zermezeele et le commandeur de l'Ordre de Saint-Jean de Jérusalem à Caëstre. Un procès est alors intenté aux décimateurs de l'église (les chanoines de l'église cathédrale de Boulogne et les chevaliers de Saint-Jean de Jérusalem), qui ne règlent que deux sixièmes des dimes, ce qui empêche de nouveaux travaux (LESAGE, 1998, p.31). L'édifice est couvert d'ardoise dans le courant du XVIIIe siècle.

L'année 1843 voit une reprise majeure des intérieurs : les murs sont décapés et réenduits, les plafonnages sont repris sur les voussures, le vernis est posé sur les boiseries et les autels sont peints. C'est à l'occasion de ces travaux que certains ornements sont envoyés au musée de Cassel pour y être conservés.

Entre 1865 et 1872, l'abbé Vancostenoble et Pierre-Jean Reumaux (alors maire de la commune) initient une nouvelle grande campagne de restauration à l'intérieur de l'église. Les travaux suivants sont recensés : pose d'une nouvelle cloche de 500 kg (1866), reprise du dallage en respectant les dalles funéraires existantes, rénovations des fonds baptismaux, remplacement des boiseries du chœur et des boiseries d'entrée, édification du retable sud (1868), création d'un autel monumental avec colonnes torses, restauration de l'autel Saint-Jacques (daté de 1547), implantation des stalles (1872) et pose des nouveaux vitraux (1873-1877) - dont P.-J. Reumaux fut l'un des donateurs (archives du Comité Flamand de France).

En 1926, la mairie et le conseil de la fabrique entreprennent des travaux de réfection du clocher de l’église par un marché de gré à gré passé entre le maire de Zermezeele (Camille Vandaele) et Joseph Weexsteen (maitre couvreur à Cassel). Les travaux comprennent le remplacement des ardoises et du voligeage (AD Nord ; 2 O 665 / 44). L'année suivante (1927) voit la réfection du calvaire présent en façade. La tête du Christ en bois était tombée depuis de nombreuses années mais le reste de la statue est alors en bon état. Un ouvrier de l'entreprise Spinetti remplace la partie manquante par un ajout en sapin rouge. Il ne subsiste quasiment rien du calvaire (mentionné dans les textes et représenté dans l'album Flahault) qui est originellement apposé sur le mur extérieur (ouest) de la chapelle de la Wissche.

L'année 2024 marque une nouvelle période de travaux pour l'église. Trois phases de restauration sont envisagées, pour une durée de dix-huit à vingt-quatre mois, et pour un coût estimé à un peu plus d’un million d’euros. La première phase concerne la réfection du clocher et la façade occidentale, la seconde : la nef et le chœur, la troisième : la rénovation de la chapelle seigneuriale. Les travaux occupent la maçonnerie, la charpente, le désamiantage, la couverture et les vitraux.