L’église de Cocquerel semble avoir été bâtie au XIIe siècle. Il ne reste de ce premier édifice qu'une partie de la nef ainsi que le portail occidental en plein cintre, décoré de moulures toriques.

Le chœur de l’église, d’après son style architectural, a vraisemblablement été reconstruit dans le second tiers du XVIe siècle (La Picardie historique et monumentale, 1907-1911). Ces travaux sont logiquement financés à parité par le prieuré de Saint-Pierre-Saint-Paul d'Abbeville ainsi que le chapitre des collégiales Saint-Vulfran d'Abbeville (IA80010601) et de Longpré-les-Corps-Saints (étude en cours) qui ont la charge de "gros décimateur"*. Les travaux devaient semble-t-il, se poursuivre par la nef dont la hauteur devait être harmonisée avec celle du chœur de style flamboyant. Les traces de deux grandes baies à larmiers et piédroits moulurés, comparables à celles du chœur, témoignent de cette ambition. Malheureusement, sans doute en raison du manque de moyens financiers, la fabrique de la paroisse semble avoir du renoncer pour revenir à un programme moins onéreux. Cette campagne de travaux a toutefois été marquée par la reconstruction de la voûte de la nef au milieu du XVIe siècle, en même temps que celle du chœur. Des blochets sculptés (IM80002129) représentant des saints et un personnage historique, datant de cette même époque, ornent les pannes sablières de la charpente dans l’ensemble de l’église. À la Révolution, sans doute par crainte de leur destruction en raison de la représentation d'un roi (Charlemagne), ils auraient été déposés et cachés dans un souterrain (Bellard, 1982). On ignore toutefois à quelle date ils ont été reposés.

Le clocher-porche témoigne manifestement de reprises plus tardives, exécutées au cours de la première moitié du XVIIe siècle. La date de 1645 portée à l’intérieur du premier étage de cette partie d'édifice pourrait en attester. Un décor de pilastres, encadrant le portail d’entrée surmonté d'une niche cintrée, ainsi que des cordons qui séparent visuellement les différents niveaux, confirment également cette campagne de travaux. Le couronnement, composé de la balustrade et de la flèche de pierre ajourée et à crochets, témoigne par son style du troisième quart du XVIIe siècle. Ce type de couvrement, spécifique à la région et même à la vallée de la Somme, se retrouve aux clochers des communes limitrophes de Fontaine-sur-Somme (IA80010957) et de Long (étude en cours). D'autre part des dates du début du XVIIIe siècle sont gravées sur les murs de la nef, parfois accompagnées de symboles. La date de 1720, gravée trois fois sur la première travée de l’élévation sud, est la plus ancienne. Il n'a toutefois pas été possible de la faire correspondre à une campagne de travaux identifiée par les sources.

Au cours du XIXe siècle et au début du XXe siècle, l'édifice tout entier fait l'objet de nombreux travaux de restauration et de modification. Vers 1850, les baies de la nef auraient d'abord été agrandies (Bellard, 1982) et les arcs en plein cintre auraient été remplacés par des arcs en tiers-point. C'est ce que confirme une aquarelle d'Oswald Macqueron, peinte en 1850, où la forme cintrée des baies est encore présente (ill.). En 1867, l'édifice est ensuite complété d'une sacristie, construite du côté nord du chœur, dans le prolongement oriental de la chapelle. Son élévation obstrue la partie basse des baies 1 et 3. En 1880, la porte d'entrée en plein cintre au sud de la nef - et présente sur l'aquarelle de 1850 -, est à son tour rebouchée. L'une des pierres qui a servi au rebouchage de cette entrée porte la date de 1880. Enfin, en 1910, un devis pour la restauration de l'église indique des "travaux de réparations extérieures à l'église de Cocquerel, piliers et escaliers du clocher". Deux mille briques sont fournies dans le cadre de ces travaux. D'après ce devis, c'est à cette période que les contreforts en brique de la nef et l'escalier au sud du clocher semblent avoir été bâtis pour soutenir l'édifice qui présentait vraisemblablement des désordres structurels. À la suite de ces travaux, l'église est classée au titre des Monuments historiques le 10 septembre 1913.

Lors de la Seconde Guerre mondiale, l’édifice est endommagé par les bombardements du 1er septembre 1944, notamment au niveau de la toiture, des verrières (soufflées par les déflagrations des bombardements), de l'enduit de la voûte. Les lézardes déjà présentes sur l’édifice sont également aggravées. Pierre Herdhebaut, architecte en chef du Département de la Somme, est chargé du suivi des travaux de restauration engagés à partir de 1955.

*Chanoine, abbaye ou prieuré chargé de percevoir la dîme principale (la grosse dîme) levée sur une paroisse. En contrepartie, le gros décimateur est chargé d'entretenir le chœur de l'église paroissiale, voire de financer sa construction ou sa reconstruction.