D'après les recherches de Michel Des Lions, la plus ancienne mention connue de Puiseux daterait du 9e siècle, mais on ne sait rien sur une éventuelle vie paroissiale à cette époque. Ghislain Brunel démontre que l'individualisation de la paroisse de Puiseux s'est en réalité effectuée progressivement aux 11e et 12e siècles à partir de celle de Soucy, restituée ou distribuée à l'abbaye Saint-Jean-des-Vignes de Soissons vers 1100 par Hugues de Pierrefonds (1093-1103), évêque du diocèse. En 1100, il est fait mention de l'autel de Soucy et Puiseux, indiquant que le culte est alors commun aux deux localités. La distinction de l'autel de Soucy et de celui de Puiseux est effectuée dans un document de 1110, plaçant ainsi la fondation de la paroisse de Puiseux – et donc la construction de son église – au début du 12e siècle. Enfin, une bulle d'Innocent 2, rédigée en 1139, mentionne l'église de Puiseux et atteste donc l'existence de cet édifice à cette date. Jusqu'à la Révolution, Puiseux va rester une annexe de Soucy, desservie par un religieux de Saint-Jean-des-Vignes moyennant une pension payée par le prieur-curé de Soucy. Il s'agit donc bien, dès l'origine, d'une église paroissiale et non d'une chapelle castrale privée, abandonnée par la suite aux habitants du village, comme on peut le lire dans les monographies communales.

Telle qu'elle se présente actuellement, l'église paroissiale Saint-Pierre paraît postérieure de quelques décennies à la fondation de la paroisse, signe d'une probable reconstruction. L'analyse est toutefois compliquée par les nombreuses interventions qu'a subies la maçonnerie au fil des siècles et par la disparition presque complète du décor porté. La nef, qui communique avec ses bas-côtés par des arcades dont l'arc brisé est formé de deux rangs superposés de claveaux sans aucun décor ou moulure, peut avoir été bâtie à n'importe quel moment du 12e siècle ou au début du 13e siècle. Néanmoins, l'unique chapiteau subsistant, au décor de feuilles très érodé, restreint les possibilités à la fin du 12e siècle ou au début du 13e siècle. À cette époque, les bas-côtés ont la même largeur qu'aujourd'hui ; mais chacun possède une couverture individuelle en appentis, qui dégage les fenêtres hautes de la nef dont on peut encore distinguer le contour au-dessus de chaque arcade. D'après l'apparence de sa corniche, de ses fenêtres ou le profil de ses ogives, le chœur a été au moins partiellement construit dans le premier quart du 13e siècle.

Une campagne de travaux prend place dans la première moitié du 16e siècle, époque à laquelle les bas-côtés sont partiellement reconstruits, surélevés et voûtés d'ogives, ce nouveau couvrement entraînant l'obturation des fenêtres de la nef. Les informations manquent pour les deux siècles suivants. Mais c'est sans doute dans le courant du 18e siècle qu'une sacristie est bâtie contre le chevet - sa présence est mentionnée en 1805 - et que la porte d'entrée perd ses moulures et son éventuel décor à des fins de "modernisation".

L'édifice souffre d'un manque d'entretien pendant la Révolution, car le curé qui dresse l'état de sa paroisse en 1805 signale que la maçonnerie, la charpente et la couverture de son église exigent des réparations. Ce besoin, dû à la vétusté de l'église et à l'humidité du lieu, semble constant tout au long du 19e siècle, ce dont témoigne "l'état des paroisses" dressé par les desservants. Des travaux d'assainissement et des améliorations sont effectués vers le milieu du 19e siècle, comme le rapporte l'abbé Chollet, dans son ouvrage publié en 1853. Parmi ces interventions, figure sans doute le déplacement du cimetière en 1833. Le clocher, qui, à la fin du 18e siècle, abritait trois cloches et était surmonté d'une flèche, est probablement rebâti dans le courant du 19e siècle, sur un plan adapté à une cloche unique.

La minceur des dossiers de dommages de guerre concernant le premier conflit mondial et conservés aux Archives départementales ne permet pas de connaître l'état de l'église à la fin des hostilités. En revanche, les documents relatifs à la Seconde Guerre mondiale sont plus précis. D'après une enquête portant sur l'état des églises à l'issue du conflit, confortée par le dossier de dommages de guerre, les dégâts provoqués par des explosions ont surtout porté sur la vitrerie et sur la couverture du monument. En outre, le plafond effondré a dû être entièrement refait en août 1942, sous la direction d'Henry Odent, architecte à Crépy-en-Valois.