L'histoire de l'ancienne église de Vauchelles, entourée du cimetière, n'est pas connue, et sa datation peut seulement s'appuyer sur les représentations du 19e siècle. Le plan cadastral de 1832 (parcelle B 123) indique simplement un édifice à nef unique et abside polygonale, étayé de contreforts.

L'aquarelle de 1868 montre un édifice entièrement construit en pierre de taille, avec une solide façade occidentale construite probablement au 13e ou 14e siècle, et un chœur sans doute élargi au 16e siècle.

Sous l'Ancien Régime, la cure était à la présentation de l'abbaye de Berteaucourt qui percevait également le tiers de la dîme, le reste revenant à l'abbaye de Saint-Riquier. Lors du rétablissement du culte après le Concordat, l'ancienne église de Vauchelles est devenue une chapelle de secours rattachée à la succursale de Mouflers. Elle a été érigée en chapelle secondaire en 1854.

Désaffectée après la construction de la nouvelle église, entre 1877 et 1882, l'ancienne église a subsisté durant presque vingt ans, et le cahier des charges de la vente de ses matériaux de démolition a seulement été publié en 1899. Le cimetière a pu s'étendre à l'ensemble de l'espace consacré après la destruction de l'édifice et le déblaiement des matériaux de démolition.

En 1883, Agathe des Essarts, comtesse de Saint-Sauveur, a demandé l'autorisation de faire transférer la sépulture de son grand-oncle et de sa grande-tante, le marquis et la marquise du Sauzay, dans la crypte du nouveau sanctuaire. Quelques tombeaux datent de la fin du 19e siècle, notamment plusieurs croix de fer forgé avec épitaphe gravée sur plaque de tôle, mais la plupart des monuments datent du 20e siècle, notamment du dernier quart du 20e siècle.