Selon Paul de Cagny (1869), l'église est construite vers 1178, date de l'établissement du prieuré à Athies, qui coïncide avec l'analyse stylistique qu'il en fait dans sa description détaillée. Il signale ensuite le portail Renaissance (à l'ouest) et les reconstructions, qui succèdent aux deux incendies qui frappent l'église en 1648 et 1676, à savoir la tour de croisée (1655) et la grande nef (4e quart 17e siècle), dont les travaux s'achèvent en 1700.

En 1869, le cimetière, devenu trop exigu, fait l'objet d'une demande d'agrandissement par l'acquisition d'une parcelle mitoyenne au nord, rue de l'Abbaye. Un plan joint à la demande y montre le cimetière à cette date, la présence d'un calvaire (à l'est) et d'un tombeau de religieux, proche du chevet de l'église. Un autre plan de 1869 y montre l'emplacement des 41 concessions perpétuelles aménagées dans le cimetière et les emplacements prévus pour les concessions trentenaires et de 15 ans. Le reste du cimetière est encore à destination des sépultures communes, séparé des concessions par une allée. Le cimetière ne sera pas agrandi mais déplacé au nord du village, à son emplacement actuel, proposé en 1874, date du projet de portail dessiné par l'entrepreneur E. Poette-Cézille. La translation dans le nouveau cimetière a lieu en 1876.

L'édifice est classé monument historique dans la liste de 1862. Aujourd'hui, seul le portail sud bénéficie d'une protection. Il ne reste plus, après les destructions de l'attaque de 1916, que quelques vestiges ainsi que l'intégralité du portail sud du 13e siècle.

L'église d'Athies est reconstruite de 1929 à 1931, pour la Société Coopérative de Reconstruction des Églises Dévastées du Diocèse d'Amiens. Pour l'extérieur les architectes (Emmanuel Chaigne et Marcel Poutaraud) ont mené une reconstitution archéologique (surtout les parties supérieures, le chœur et le transept). Par contre le clocher autrefois carré est reconstruit sur plan octogonal et en béton. L'intérieur recèle aussi des dispositions plus modernes (arcs des bas-côtés et coupole octogonale formant lanterne).

En 1930 et 1931, l'atelier Gaudin réalise la coupole en dalles de verre de la croisée du transept, ainsi que la totalité des verrières de la nef et du chœur.

Le presbytère, devenu propriété communale, est reconstruit en 1929 par l'entrepreneur Albaert Eymard, sur des plans de l'architecte F. Vermont dressés en 1925. maison provisoire 1921.