L'histoire rapporte la présence d'une première église au XIIe siècle dans ce quartier (sud) de Dijon. A la Révolution, elle fut vendue et détruite. Seul en réchappa un retable d'autel du XVIe, actuellement au musée des Beaux-Arts de la ville.
Avec la Monarchie de Juillet et le Second Empire, la population s'accroît. Il faut une nouvelle paroisse. L'architecte parisien Lassus - l'un des chefs de file du renouveau de l'art médiéval avec Viollet-le-Duc - dresse les plans d'un édifice néogothique. Commencé en 1853, il sera achevé en 1858. Sa cloche - venue de Sébastopol par l'entremise du maréchal Vaillant - est bénie par l'empereur Napoléon III lui-même. Le grand orgue est installé en 1869.
Une restauration est entreprise en 1956 : les murs perdent leur ornement. En 1960, la plupart des vitraux du XIXe (dus à L. Bordieu) menacent de s'écrouler. Le maître verrier Colas Guérin remplace ceux du chœur et du croisillon gauche par des fresques figuratives, le croisillon droit gardant ceux du XIXe. Les vitraux de la nef et de l'avant-chœur sont à leur tour refaits dans le même style. Enfin, en 1989, le vieil orgue fait place à un orgue d'esthétique italienne.