La construction de l'église commence par l'édification du chevet, abside et absidioles, dans la première moitié du XIIe siècle. Par comparaison avec Saint-Sernin de Toulouse, la sculpture invite à situer les parties basses dans les années 1120. L'amorce des bras de transept est construite en grès, mais la partie haute de l'abside centrale est déjà en brique, ainsi que l'arc triomphal (visible dans les combles) le chantier semble donc s'être rapidement poursuivi avec ce matériau. Si, à l'extérieur, le niveau de brique sous la corniche à modillon est nettement visible, à l'intérieur les enduits peints du XIXe siècle empêchent de vérifier à quelle hauteur la brique apparaît. Il n'a pas été déterminé, par exemple, si les arcs en mitres qui occasionnent l'amincissement du mur sous la voûte sont en brique. Cela paraît probable, leur surface étant lisse (leur ornementation actuelle n'est qu'un décor peint appliqué sur l'enduit au XIXe siècle), contrairement aux corniches des absidioles, sculptées.
Les travaux se poursuivent, vraisemblablement au XIIIe siècle, par la construction du clocher-mur. L'achèvement du transept en est vraisemblablement contemporain puisque le contrefort de l'angle ouest du bras sud, parfaitement lié à la maçonnerie du transept, englobe l'escalier qui permet d'y accéder. La construction de la nef, jusqu'au portail d'entrée, se poursuit jusque dans la seconde moitié du XIIIe siècle ou le tout début du XIVe siècle. La médiocre facture du portail d'entrée ne permet pas de préciser davantage. L'église présente alors un plan en croix latine et une nef charpentée. A la fin du Moyen Âge, le transept et sa croisée sont voûtés, avec des voûtes à ogives et tiercerons qui serviront de modèle au XIXe siècle pour compléter le voûtement de l'église. Le bas-côté nord est construit vraisemblablement à la même époque.
La surélévation de l'abside est peut-être contemporaine. Elle vient s'appuyer de façon très nette contre le clocher et dans les combles, le mur de la surélévation vient buter contre un enduit partiellement conservé du mur oriental du clocher (enduit dans lequel les assises de briques ont été soulignées au fer). Les quatre baies basses du clocher ont très vraisemblablement été bouchées lors de la surélévation.
Au XIXe siècle, plusieurs campagnes de travaux se succèdent. Dans la première moitié du siècle, d'importants travaux sont diligentés par l'abbé Lassalle et la fabrique : établissement des voûtes des deux travées de la nef et du bas-côté nord et construction du bas-côté sud, achevé en 1841. Les travaux sur le chevet sont dirigés par Alexandre du Mège à partir du classement de l'église en 1840. Ils portent sur les vitraux, fresques et sculptures.
L'architecte Jacques-Jean Esquié prend ensuite la direction des travaux à partir de 1853, s'occupant du carrelage de la nef et de la toiture du choeur. En 1896-1897, son fils Pierre Esquié fait surélever les trois vaisseaux pour recevoir trois toitures indépendantes et une fortification périphérique : les travaux sont sans doute achevés en 1903, date inscrite sur un vitrail, de l'atelier de Saint-Blancat de Toulouse, placé dans une fenêtre haute de la nef.
