Dans l’état actuel des connaissances, les origines de l’édifice restent méconnues. L’arcade au tracé brisé visible dans la maçonnerie de l’élévation nord pourrait évoquer l’existence d’un premier édifice remontant au moins au XIIIe siècle. Il est certain cependant que l’église existait déjà en 1301, date de l’inventaire des édifices religieux de la province de Reims.

D’importants travaux survenus au cours du XVe siècle semblent avoir été financés par la famille des Caisnes, seigneurs de l’époque. Dans son épigraphie du canton de Breteuil publiée en 1945, Ernest Laurain signale la présence d’une plaque funéraire appartenant à Marie de Quincampoix et son époux Jean des Caisnes, seigneur de Sérévillers dès 1410, ancien chambellan du duc d’Orléans et bailli de Rouen. Il meurt à Azincourt en 1415. Le lien entre ce couple et l’édifice est également renforcé par l’existence d’une arcade géminée qui, toujours d’après Ernest Laurain, était encore visible dans l’église en 1907. Elle était surmontée d’un pignon ajouré d’un semis de marguerites et de trèfles. Ses piédroits se divisaient en plusieurs niveaux, animés de statuettes. Entre les deux se trouvaient la représentation d’un chevalier et d’une femme dont l’inscription indiquait "Marie de Quincampoix".

L’édifice a certainement été victime de la Guerre de Cent Ans et connait, comme de nombreux édifices de la région, d’importantes reconstructions à partir du XVIe siècle, sous le mécénat de la famille de Gondi, seigneurs de l’époque. Leur blason est d’ailleurs visible sur la clé pendante de la voûte de la chapelle latérale sud. Il semble que cette campagne de reconstruction ait concerné le clocher (grosse tour de plan carré en façade occidentale), le chœur (réédifié selon un tracé polygonal), le bas-côté sud (baies au remplage gothique) et une chapelle seigneuriale aménagée côté nord. Le choix de la voûte d’ogive aux nervures marquées et retombant en pénétration directe correspond également aux constructions de cette période.

Le dossier de la série O conservé aux Archives départementales de l’Oise permet de retracer les campagnes de travaux réalisées à partir du XIXe siècle. Ainsi, la nef est réparée en 1837. En 1875, la toiture du clocher prend la foudre, puis un ouragan la dégrade une nouvelle fois en 1876. À cette époque, l’église dépend de celle de Plainville et a pour titre "Chapelle du Secours". En 1882, Charles Guillaume, maçon à Sérévillers, restaure les deux piliers de la nef. C’est en 1898 que d’importants travaux concernant l’ensemble de l’édifice sont menés. Contreforts extérieurs, contreforts du clocher, voûte. Un devis est établi par l’architecte Samson et les travaux sont exécutés par Octave Trannoy, entrepreneur de bâtiments au Plessier-sur-Saint-Just.

L’église est endommagée à la suite des bombardements de la Grande Guerre. Les dommages de guerre permettent de la restaurer. En 1922, les travaux sont engagés. L’architecte Albert Lemaître les dirige et ils sont exécutés par Fernand Candillon. Les murs du chœur, la voûte de la sacristie, un contrefort d’angle du bas-côté sont reconstruits. Les toitures sont réparées : la tuile plate est utilisée en réemploi pour les parties anciennes tandis que l’ardoise est employée pour les parties neuves. La voûte de la nef est reprise et les verrières des baies sont remplacées.

En 1924, des travaux complémentaires sont menés : un ravalement extérieur et intérieur de l’église est réalisé, le clocher et les contreforts extérieurs sont consolidés. Pour financer ces travaux supplémentaires conduits par C. Martin, la commune de Sérévillers adhère à la Coopérative des Églises dévastées de l’Oise.