"Ecclesia de Troussencuria" est citée dans le pouillé de la province de Reims établi vers 1320. Une église existait donc à cette époque à Troussencourt. Louis Graves (Précis Statistique du canton de Breteuil, 1843) indique que l’abbé de Breteuil détenait le droit de nomination à la cure.

Le chœur est la partie la plus ancienne de l’édifice aujourd’hui conservée et date de la seconde moitié du XVIe siècle. Une pierre gravée dans le mur nord du sanctuaire indique que la construction de ses voûtes et de sa toiture en ardoise ont été financés par Claude de Thory vers 1563 (date portée sur la pierre). Les armoiries de la famille de Thory figurées sur cette plaque se retrouvent sur les clés des voûtes. Cette famille originaire d’une paroisse près d’Ailly-sur-Noye était en possession d’un fief à Troussencourt au XVIe siècle. Le chœur emploie des motifs architecturaux caractéristiques du gothique flamboyant de cette époque : retombées de voûtes en pénétration directe, voûte à lierne, tracé brisé des baies et remplage constitué de soufflets et mouchettes.   

D’après Louis Graves, la nef actuelle est une reconstruction achevée en 1765, date qu’il n’a pas été possible de vérifier mais qui pourrait correspondre à l’architecture (plan simple, voûte lambrissée en berceau, forme rectangulaire des baies comme à Noyers-Saint-Martin, de même époque).

La série O des Archives départementales de l’Oise renseigne sur les travaux de restauration de l’église qui sont entrepris au cours du XIXe siècle. Plusieurs reprises en brique sont réalisées en 1834. Le lattis de la voûte est remplacé et la nef est repeinte en blanc. La seconde campagne de travaux importante concerne la chapelle latérale de la Vierge, peut-être une ancienne chapelle seigneuriale. Elle est reconstruite en 1883. Menaçant de s’écrouler, elle est financée par la fabrique et les plans sont réalisés par l’architecte Paul Delefortrie. D’après le plan (ill.), seule la baie au-dessus de l’autel était prévue, celles des murs latéraux ont été percées plus tardivement.

La sacristie est reconstruite en 1890. C’est peut-être à cette occasion que la baie de la quatrième travée de la nef est comblée.

En 1899 les contreforts et le clocher sont restaurés par Henri Daix, maçon à Hédencourt, sous la direction de monsieur Montier, agent-voyer à Noyers-Saint-Martin.

La façade occidentale est recouverte de ciment dans les années 1980 en raison de problèmes d’infiltration des eaux de pluie dans les maçonneries en craie (témoignage d’un habitant).