L'existence à Ascq d'une église consacrée à saint Pierre d'Antioche dépendante de l'abbaye de Cysoing est mentionnée en 1128. Elle est citée dans une enquête fiscale vers 1450.
Chapiteau des colonnes de la nef, photo Ville de Villeneuve-d'Ascq
Au XIXe siècle, l'église s'agrandit
En 1842, la nef et ses collatéraux sont allongés d'une travée vers l'ouest, entraînant la reconstruction de la tour du clocher. A l'est, le chœur de l'église se termine par une abside à trois pans. Il a connu quelques transformations au cours des siècles. Vers 1840, il est agrandi vers l'intérieur et deux chapelles sont ajoutées de part et d'autre. La sacristie est reconstruite au nord du chœur.
Vue intérieure de l'édifice, photo Ville de Villeneuve-d'Ascq
Au XXe siècle, l'église change d'esthétique
Entre 1932 et 1934, l’église change d’allure grâce aux travaux entrepris par l’architecte hellemmois Albert Rouzé. La pierre blanche de Lezennes est alors recouverte de briques de Bonzel, les mêmes qui furent utilisées pour construire la célèbre Villa Cavrois. Ornée de mosaïques colorées, l’édifice revêt un style Art Déco. En 1948, à l’initiative de l’abbé Wech, de grands travaux de rénovation intérieure de l’église sont entrepris par l’architecte roubaisien René Dupire.
En 2015, un diagnostic révèle des désordres importants de part et d’autre du bâtiment. Des travaux conséquents sont donc entrepris par la ville de Villeneuve-d’Ascq de 2016 à 2018. Ils consistent en une restauration de la charpente, des couvertures et des façades de l’édifice. Les vitraux de l’église sont nettoyés, remis en plomb et sécurisés par l’installation d’une nouvelle protection. L’église fait également l’objet d’une mise en accessibilité. Architecte : Agence Vincent Brunelle à Arras, architecte en chef des Monuments historiques. Entreprises : Chevalier Nord, Battais Charpente, Battais Couverture et Ateliers Brouard.
L'édifice actuel est issu d'une reconstruction de la fin XVe - début XVIe siècle. De plan classique, ses murs sont constitués de blocs taillés de craie de Lezennes reposant sur un soubassement en grès.
On pénètre dans l'édifice par un porche aménagé à la base de la tour clocher située à l'ouest. Des éléments stylistiques du XVe siècle se retrouvent dans le transept et dans le vaisseau central. Les nefs latérales ont été ajoutées postérieurement. Leurs arcades reposent sur deux alignements de colonnes à tambours en pierre de Tournai aux chapiteaux en grès ornés d'un motif dit en « feuille d'eau ».