Il semble qu’une première église ait été édifiée à la fin du VIIe Siècle, ou au début du VIIIe Siècle, en se substituant à l’oratoire d’Ercold. Elle aurait peut-être été détruite par les Normands. L’actuelle église Notre-Dame commence a être édifiée au XIe Siècle, les travaux se poursuivent au siècle suivant.
La première construction religieuse deuilloise semble remonter à l’époque mérovingienne. Détruite par les normands, une nouvelle église sera construite aux XIe et XIIe Siècles. L’édifice se présentait comme une église romane traditionnelle.
Au XIIIe Siècle, d’importants travaux furent entrepris. L’église romane fut allongée et dotée d’un chœur gothique. Le travail et la disposition des deux rangs de colonnes jumelles sont présentés comme une rareté dans la France septentrionale et comme un chef-d’œuvre de l’art au temps de Saint-Louis.
Ce chevet fut, dit-on, inspiré de celui de Notre-Dame, et dépourvu, comme lui, de chapelles rayonnantes. La voûte ogivale s’effondra au XVIIIe Siècle et fut remplacée par une voûte en plâtre, puis par une voûte en bois lors de la restauration de l’église après le V2.
Au XIXe Siècle, de grands travaux : fausses voûtes gothiques en brique, peinture sur certains bas-reliefs, dénaturèrent quelque peu le style originel de l’église. On ne saurait clore l’histoire de cet édifice sans mentionner la chute en octobre 1944 d’un V2 allemand qui l’endommagea gravement et ruina le centre du vieux village, causant la mort de plusieurs personnes. L’église fut très bien restaurée et l’architecte supprima les adjonctions malheureuses du XIXe siècle.
