Llegia que l'església de Sant Vicenç de Sarrià és citada per la documentació des de l'any 987, el temple anterior a l'actual però, fou bastit, en els mateixos terrenys, entre 1379 i 1403.
Aquella església estava sota la jurisdicció eclesiàstica de l'abadessa del Reial Monestir de Santa Maria de Pedralbes. El retaule major d'aquella església gòtica, pintat entre 1455 i 1460 per Jaume Huguet i el Mestre de Castelsardo, es conserva parcialment en el MNAC.
L'any 1779 es decidí dotar l'antiga vila d'una església de majors proporcions i s'encarregà el projecte al mestre de cases barceloní Josep Mas Dordal (Artés, ? - Barcelona, 1808). Una Reial Cèdula d'Obres emesa l'any 1781 permeté l'inici d'unes obres que es perllongarien fins a l'any 1816. Tanmateix, l'església fou beneïda el 1789, quan es donaren per acabats els treballs de la façana principal, tot i quedant per erigir la torre nord.
L'any 1936 en els dies foscos que seguien a l’alçament dels militars feixistes encapçalats pel general Franco contra el govern LEGÍTIM i DEMOCRÀTIC de la II República, l'arxiu i l'església foren incendiats i es destruí la seva decoració interior, inclòs el gran retaule major obrat per Nicolau Traver entre 1788 i 1793. Tanmateix, al transsepte es conserva el retaule del Roser, una interessant obra salomònica tallada per Agustí Pujol entre 1617 i 1619.
L'any 1940 l'arquitecte Lluís Bonet i Garí (el Cros, Argentona, Maresme 5 d'agost de 1893 - Barcelona 1993) restaurà l'església i construí un nou tabernacle al presbiteri, decorat amb pintures al fresc de Josep Obiols i Palau (Sarrià, Pla de Barcelona, 1894 - Barcelona, 1967) .
Que Sant Vicenç i Sant Antoni de la Sitja,, elevin a l’Altíssim la pregària dels gitanos, aragonesos, asturians , valencians, bascos, gallecs, catalans, corsos, escocesos, ucraïnesos, palestins , inuits, hawaianesos ... , i tots els col·lectius minoritzats i reprimits, Senyor; allibera el teu poble.