L'architecture de l'église Notre-Dame de Rocquencourt est complexe à analyser car les parties qui la composent sont rattachées à différentes périodes. Les recherches menées par la société historique de Breteuil permettent de dresser une chronologie. De l'église primitive construite dans la première moitié du XIIIe siècle, subsistent le portail occidental en plein cintre restauré, le vaisseau principal de la nef séparé des bas-côtés par de grandes arcades en arc brisé, et le chœur polygonal.

La tour de clocher a été détruite lors des guerres des XVIe et XVIIe siècles et a presque entièrement été reconstruite en brique. D'après la forme des remplages de leurs baies, constitués de soufflets et mouchettes, les bas-côtés ont également été réédifiés à cette période, tout comme les voûtes. Les deux chapelles qui flanquent le chœur ont certainement été élevées au XVIe siècle, avec plusieurs reprises postérieures. Celle qui se trouve côté sud abrite la sacristie. La chapelle seigneuriale se situait côté nord. Une baie garnie d'ouvrants était aménagée dans le mur entre le chœur et la chapelle pour permettre à la famille seigneuriale d'assister aux offices. D'après Louis Graves (1843), sous l'Ancien Régime, l'abbé de Saint-Faron de Meaux (Seine-et-Marne) possédait le droit de nomination à la cure.

Les documents de la série O conservés aux Archives départementales de l'Oise éclairent les différentes campagnes de restauration menées au cours du XIXe siècle. En 1806, l'église est dans un état de "délabrement très dangereux" et elle est étayée depuis deux ans. En 1818, un ouragan détruit les vitraux et une partie de la toiture. Le clocher est réparé en 1824 et les toitures une nouvelle fois en 1830.

En 1833, des réparations sont réalisées sur les maçonneries. Dirigées par l'architecte Désiré Dercheu, elles concernent le mur du bas-côté nord, la voûte de la dernière travée de la nef côté chœur et le clocher. Les charpentes du bas-côté nord sont redressées et le clocher renforcé.

L'une des plus importantes campagnes de restauration a lieu entre 1859 et 1864. Encadrée par l'architecte Honoré Désiré Bellanger, elle prévoit la reconstruction d'une grande partie de l'élévation sud de l'édifice en raison de la dégradation des fondations de cette partie de l'église. Malheureusement, un mur s'écroule pendant les travaux et des frais supplémentaires doivent être engagés. Menées par l'architecte Alfred Portemer à Ravenel, ces restaurations s'achèvent en 1864.

En 1937, de nouveaux travaux sont menés sur le clocher (voir plan en ill.). Il est tout d'abord renforcé avec la pose d'un chaînage en fer. Les têtes des contreforts sont reprises en brique, ainsi que d'autres parties des murs. L'architecte M. Boudoux dresse les plans et devis. Lucien Delacroix, entrepreneur de maçonnerie à Broyes (Oise), exécute les réparations.

Dans le premier quart des années 2000, la commune engage de nouveaux travaux de reprises de maçonnerie à l'intérieur et à l'extérieur. Les dernières interventions s'achèvent en 2026.