Une église est attestée à Brie-Comte-Robert dès la seconde moitié du 6e siècle. Venance Fortunat (vers 530-609), biographe de saint Germain de Paris (496-576), relate comment le saint prélat guérit une fille paralytique qu'on lui présenta après la messe dans la sacristie.
Le seigneur Robert Ier de Dreux, mort en 1188, serait l'instigateur de la construction de l'église actuelle. Son fils, Robert II de Dreux, rapporte des reliques de Terre sainte en 1192, motivant sans doute la construction de l'église actuelle. Selon un inventaire de 1507, il s'agit d'une épine de la Sainte Couronne , du bois de la Vraie Croix, d'un tissu d'un vêtement de la Vierge Marie, d'un fragment de sa ceinture, des ongles de saint François, d'une partie de la mâchoire de saint Étienne, avec une dent et d'un os de sainte Catherine.

La construction commence à la fin du 12e ou au début du 13e siècle par le clocher. Ensuite, la majeure partie de l'église est bâtie pendant une unique campagne de travaux, qui se situe à la première période gothique et au début de la période rayonnante, entre 1200 et 1230 environ.
L'achèvement des voutes et des deux premières travées se fait en deux étapes, entre 1540 et 1545 environ.
Au fil du temps, entre le 14e siècle et le 16e siècle, dix petites chapelles latérales sont ajoutées au nord et au sud,