À l'origine, l'église de Bacouël est une chapelle "reconstruite" au XVIIe siècle selon Louis Graves (1843), bien qu'aucune source antérieure n'ait pu confirmer l'existence d'un édifice plus ancien. Cependant, les maçonneries des soubassements visibles en façade pourraient être celles d'un édifice plus ancien.

D'après l'abbé Seillier (1898), sa construction est à l'initiative de Louis Mouret, chanoine de Noyon puis curé de la Maison-les-Charenton près de Paris, qui la bénit en 1625. La plaque commémorative fixée à l'intérieur de la nef stipule que le fondateur a légué un fief lors de son testament en 1638 pour financer l'entretien de l'édifice. En échange, il requiert l'organisation de deux messes pour lui et ses parents chaque année.

Dédiée à saint Éloi, la chapelle était associée à un rituel le jour de la fête patronale : les propriétaires de chevaux venaient leur faire faire trois fois le tour de l'édifice pour les protéger des maladies. En mémoire de cette pratique, un fer à cheval, qu'ils baisaient à la fin du parcours, est toujours accroché au-dessus de la porte d'entrée.

D'après la plaque commémorative des bienfaiteurs de la paroisse, l'édifice est vendu en 1795 comme bien national et acheté par la famille Dauzet qui en est propriétaire jusqu'en 1844, date à laquelle elle est rachetée par les habitants de Bacouël. Grâce à une souscription volontaire, ces derniers financent sa restauration et son agrandissement en 1858. Toutes les parties en brique datent de cette période, tandis qu'une majorité des maçonneries en pierre sont d'origine (élévations nord et sud, façade). D'après l'inscription sur la porte d'entrée, cette dernière a été donnée par Louis Nicaise (?) en 1844.

L'édifice est érigé en chapelle de secours en 1858 et en 1864 l'évêque de Beauvais, monseigneur Gignoux, y autorise le binage par ordonnance. Cette pratique consiste, pour un prêtre, à faire deux messes par jour, en l'occurrence, une à Chepoix et une à Bacouël. La chapelle devient alors église paroissiale de Bacouël, nouvellement érigé en commune.

D'après les documents de la série O disponibles aux Archives départementales de l'Oise, le clocher est reconstruit en 1869 grâce à une souscription des habitants.