L'église se compose de deux parties. La plus ancienne est la partie occidentale, avec sa nef et son clocher. Certains éléments (le portail occidental, la colonnette engagée à l'entrée du chœur) permettent de la dater du 13e siècle. Mais la structure d'origine a été remodelée (peut-être au 15e siècle ?) et les baies côté sud ont été refaites au 18e siècle. Les parties orientales de l'église sont plus tardives. Le chœur fut en effet reconstruit dans le deuxième quart du 16e siècle : une colonne porte la date 1539, la charpente étant quant à elle datée de 1542. Une verrière (disparue) fut offerte en 1549 par M. De Morvillier. La chapelle Saint-Nicolas (fondée au début du 13e siècle par Gilles de Villers) fut reconstruite en 1565.
Par la suite, divers travaux d'entretien ou d'embellissement furent menés sur l'édifice. Ils sont exceptionnellement bien documentés pour l'Ancien Régime : travaux sur le beffroi et couverture du clocher (1621), reprise de la charpente du chœur (1624 : inscription portée sur un poinçon), réfection de la toiture du chœur (1662), puis des boiseries du sanctuaire (1664), construction de larche du pignon du chœur (1671), pose de boiseries dans la chapelle Saint-Nicolas et d'un balustre (jubé) dans le chœur (1689), vitrage des croisées du sanctuaire par Manchion, vitrier de Picquigny et pose d'une horloge (1763). De plus, une crypte accueillit les restes des seigneurs de Villers au 18e siècle.
Au 19e et au 20e siècle, l'église fit l'objet de restaurations assez importantes : outre l'entretien de la toiture (1841, 1889, 1923), des travaux furent engagés sur le bas-côté sud (par l'entrepreneur Mercier, 1882-1884), sur les piliers de l'église (par le même, en 1888 puis en 1897), et sur le portail (par l'entrepreneur Grujon, en 1927). En outre, à la suite d'un incendie, la sacristie fut reconstruite en 1932 sur les plans de l'architecte amiénois Blangy. Une dernière grande campagne de restauration fut menée en 1952 par l'architecte J. Guidée (plaque commémorative dans la nef).
