D’après la tradition, la première église du village se serait trouvée autour du cimetière Saint-Pierre, au sud. D’après les éléments recueillis par l’association pour la connaissance et la conservation des calvaires et des croix du Beauvaisis (ACCCCB), une nouvelle église est construite à son emplacement actuel et achevée en 1239. Le pouillé de la province de Reims cite en effet l’église d’Hardivillers dans la liste rédigée vers 1320. Elle est alors sous le patronage de l’abbaye de Breteuil.

D’après son architecture, l’édifice actuel est une reconstruction de cette première église, bâtie au cours du XVIe siècle après les destructions entraînées par le passage des troupes du duc de Bourgogne en 1472. Le chœur convoque d'une part un vocabulaire flamboyant : plan polygonal, voûtes d’ogives à liernes et tiercerons, remplages des baies avec soufflets et mouchettes. D’autre part, une porte percée dans sa première travée sud emploie des motifs de style Renaissance : plate-bande avec encadrement décoré de frises composées de rosaces et rinceaux, pilastres surmontés de chapiteaux corinthiens... Cet accès aurait été aménagé pour remercier les demoiselles Darie, famille seigneuriale d’Hardivillers, d’avoir largement participé au financement du chœur, achevé en 1593. Une chapelle seigneuriale se trouvait dans le sanctuaire à l’emplacement de la niche à gauche de l’autel où se trouve aujourd’hui une pietà monumentale. La nef aurait été reconstruite dans le troisième quart du XVIIIe siècle, indication de Louis Graves corroborée par la date de 1770 inscrite sur la façade. Les Barentin, famille seigneuriale du lieu, auraient alors largement contribué à sa reconstruction.

Le dossier de la série O des Archives Départementales de l’Oise mentionne les travaux réalisés au cours du XIXe siècle. En 1817, des réparations ont lieu à la suite d’un ouragan. Elles ont été faites sur la charpente, la couverture en ardoise, les vitraux (tous remplacés), les piliers et une voûte du chœur. Le clocher est reconstruit vers 1820 et de nouvelles cloches, prénommées Marie et Pierre, sont installées en 1821.

La seconde campagne de travaux d’envergure a lieu à partir de 1865 lorsque le curé signale au préfet l’état de dégradation dans lequel se trouve l’église. Un enfant a même été blessé par un éclat de pierre tombé de la voûte. C’est l’architecte Delfortrie (Victor ou Paul ?) qui suit les travaux, réceptionnés en 1869. Exécutés par Jean-Baptiste Saulnier et Félix Névert, entrepreneurs, ils ont concerné les voûtes du chœur, la charpente du clocher, les contreforts, le parement, la reprise et le rejointoiement de certaines pierres. En outre, la sacristie est intégralement reconstruite en 1894. Une troisième cloche, prénommée Joseph, rejoint les deux premières en 1895.

Une campagne de restauration est entreprise en 2001. Il faut attendre 2015 pour que débute la première tranche d’un projet de restauration complet de l’édifice qui a commencé par la façade occidentale. De nouveaux travaux sont attendus pour les voûtes du chœur et de la nef dont l’état sanitaire est aujourd’hui préoccupant.