L'attuale edificio, monumento nazionale, è frutto di un interessante sovrapporsi di ampliamenti di epoche diverse. La prima testimonianza della chiesa è in un documento dei primi anni dell'XI sec. ove è citata una cappellam donata ai canonici di s. Maria di Novara da Gualberto, vescovo di Novara dal 1032 al 1039. La cappella, dedicata a S. Gaudenzio, primo vescovo di Novara (337-417), si presentava a pianta rettangolare e occupava l'area dell'attuale presbiterio.

Il primo ampliamento va collocato fra il XII e il XIII secolo. Non essendovi spazio sufficiente, fu mutato l'orientamento, nord-sud, edificando quella parte che oggi è la navata centrale (comprese le due navatelle) e la facciata romanica compresa fra le due lesene.