C'est en 1009 qu'est posée la première pierre de l'édifice, vraisemblablement sous l'impulsion de Robert le Pieux, qui fait don d'une vingtaine de maisons au monastère bénédictin d'Argenteuil. La flèche qui surmonte la croisée du transept est reconstruite au XIVe siècle. Elle aurait été démolie au cours de la guerre de Cent Ans, sur l'ordre du futur Charles VII, qui avait fait démolir les clochers d'Île de France afin de supprimer les points de repère des troupes anglaises. En 1865, sur l'emplacement du vieux cimetière qui entourait l'église, est édifié le presbytère, qui sera transformé en musée des Traditions et Métiers sartrouvillois en 1989. 
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