L’église paroissiale de Sailly-Flibeaucourt est mentionnée pour la première fois en 1301 dans le Pouillé de la province de Reims (1909). Elle est sûrement détruite en même temps que le reste du village en 1636, lors des invasions des troupes espagnoles menées par Charles Quint (Prarond, 1868). Elle est reconstruite par la suite, comme en témoignent les registres paroissiaux les plus anciens de cette paroisse, datés de 1672.

Son emplacement, à l'extrémité ouest du village, presque isolé des habitations, peut laisser penser que les hameaux de Nolette ou de Sailly-en-Bray dépendaient autrefois de la paroisse de Sailly-le-Sec. Cependant, cette hypothèse est erronée, car Nolette possédait sa propre église et Sailly-Bray était rattaché à celle de Noyelle (Darsy, 1869-1871). La position de l'église trouverait plutôt son explication dans le développement de la commune : l'édifice religieux, l'école, la mairie et le presbytère formaient autrefois le noyau originel du village. Le bâti s’est ensuite déplacé vers le nord pour se rapprocher du château, isolant ainsi les édifices communaux.

La date portée "1776" à l'intérieur du clocher fait, elle, référence peut-être à la reconstruction presque totale de la tour en brique.

L’édifice est représenté sur plusieurs plans de la fin du XVIIIe siècle et du début du XIXe siècle, mais leurs incohérences mettent en doute leur fiabilité. Par exemple, un plan de 1794 représente l’église, mais celle-ci n’est pas orientée correctement (ill.). De même, sur le plan par masses de cultures de 1804, l’église est représentée dans des proportions qui ne correspondent pas à la réalité : le presbytère voisin est plus grand que l’édifice religieux (ill.). Ainsi, le plan parcellaire de 1836, dit cadastre napoléonien, montre pour la première fois un plan cohérent de l’église : la nef est plus étroite que le chœur et la sacristie est déjà construite (ill.).

En 1840, l’église est devenue trop petite pour accueillir tous les paroissiens de Sailly-le-Sec (AD Somme ; 99 O 3331). Le conseil de fabrique estime qu’il est indispensable de réaliser des travaux d’agrandissement. La nef est alors reconstruite en brique sur un soubassement en pierre, silex et calcaire équarri. Les travaux sont en partie financés par le comte de Valanglart, propriétaire du château (IA80011175). Ce dernier fait également construire une chapelle pour sa famille, accolée au sud du chœur. Elle est "construite aux frais de M. de Valanglart sur une petite portion de terrain du cimetière d’une étendue de 7 m 50 carrés". Le clocher, initialement en pierre calcaire, a vraisemblablement été en partie reconstruit en brique à la même date.

L’aquarelle peinte par Oswald Macqueron en 1852 témoigne de l'ancienne forme des baies du chœur, petites et à arc surbaissé. Elles sont agrandies à la fin des années 1860, et fermées par des verrières datées de 1868 et signées H. Carpon, verrier à Saint-Riquier. L'illustration montre également qu’il existait une porte surmontée d’un fronton triangulaire, située sur la première travée de la nef. Elle a été remplacée par une baie similaire aux autres ouvertures de la nef.

Le cimetière implanté autour de l’église est agrandi vers le nord en 1843 puis en 1879. La clôture qui le borne est construite en 1883, financée par le comte de Valanglart.

L’édifice religieux est victime d’un incendie en 1965. L'intérieur, qui a subi d'importants dégâts, est restauré et ouvre de nouveau au culte un an après. Cependant, l'édifice religieux est de nouveau fermé depuis plusieurs années à cause de l'état dégradé de son clocher et de la voûte du chœur, dont une partie du lambris est effondrée. Des travaux de restauration sont prévus pour permettre sa réouverture.