La presenza della chiesa viene documentata nel 1300, epoca in cui il vicario del vescovo di Asti, su richiesta dei signori di Cortazzone, affida l’amministrazione e il rettorato di questa chiesa ad un sacerdote. A metà del 1300 essa fa parte del distretto della pieve di Montechiaro, dipendente a sua volta dalla cattedrale di Asti. Un documento del 1390, ora non più reperibile, informa della presenza in quell’epoca degli affreschi tuttora visibili nel catino absidale: il notaio che stende un atto in questa sede, infatti, fa riferimento ai santi Secondo e Brunone considerandoli testimoni poiché appaiono dipinti sulla parete.
Fino al 1600 la chiesa è parrocchiale, nonostante la notevole distanza dall’abitato, sviluppatosi già nel Trecento attorno al castello di Cortazzone; in seguito la parrocchia viene trasferita per comodità dei fedeli, ma la chiesa è sempre rimasta aperta al culto. Nel 1688 viene dotata di una campana per richiamare i fedeli.
Un’approfondita descrizione architettonica viene elaborata nel 1813 dall’erudito G. Secondo De Canis, che rileva il rifacimento della facciata, mentre in un periodo successivo la chiesa si trova in un cattivo stato di conservazione, tanto che il vescovo è costretto a intimare a chi di dovere di provvedere alle manutenzioni necessarie.
Nel 1880 la chiesa viene dichiarata Monumento nazionale di primo ordine.
Altri lavori di restauro sono stati eseguiti in epoche più recenti (fine Ottocento e metà Novecento).