Bien que liée au personnage de saint Fraimbault, réputé fondateur de la paroisse en 512, cette dernière n'apparait dans les textes qu'à partir du XIIIe siècle. Les remaniements de l'église sont tels qu'il est impossible de déterminer ses origines par l'analyse architecturale, seule une petite baie trilobée témoigne d'une campagne de réfection ou de reconstruction vers le XVe siècle. Une série de dates portées signale d'importantes modifications au XVIIe siècle. Une pierre portant la date 1613, au-dessus de la porte sud, se trouvait au début du XXe siècle, selon l'abbé Angot, au-dessus de la porte à accolade de la chapelle sud, qu'elle pourrait dater. A l'intérieur, on lit les inscriptions 1653 M. J. ROSTEAU P. et 1664 (ou 1660) à l'entrée des chapelles nord et sud formant transept. On ne peut toutefois préciser s'il s'agit de dates de construction ou de réfection. Angot précise que la chapelle voûtée des seigneurs de l'Isle-du-Gast s'ouvrait au nord du chœur, comme en témoigne encore l'arcade murée, avant d'être remplacée par une modeste sacristie. La pose du retable en 1759 vient obturer une grande baie gothique.

L'église fait l'objet de plusieurs campagnes de transformations au XIXe et au début du XXe siècle. Selon un document de 1864, l'abbé François Mogie avait déjà conduit un certain nombre de réparations dans le 1er quart du XIXe siècle, dénaturant les baies gothiques pour donner plus de clarté. En 1846-1847, la petite sacristie est construite sur les plans de Lebreton. En 1860, un projet de clocher est élaboré par l'architecte Godin pour remplacer la flèche disposée sur la nef qui menace ruine. À la suite d'une adjudication infructueuse, de nouveaux plans et devis sont dressés par l'architecte Hamard. Les travaux sont menés à bien en 1864 comme en témoigne l'inscription portée au tympan du portail (Lefebvre curé), le granit est fourni par Michel Quesne père et fils tailleurs de pierre à Mayenne. En 1888, des réparations sont conduites à l'église et au presbytère, et une nouvelle sacristie plus vaste est accolée au chevet.

En 1902, l'édifice, trop petit pour la population de la paroisse, est en très mauvais état : "Les murs sont déversés, lézardés, et la couverture irréparable". Un projet de reconstruction, défendu ardemment par le curé Joseph Mautaint, est confié à l'architecte Le Tessier, de Mayenne : "L'édifice nouveau sera de style ogival, se composera d'une nef sans bas-côtés avec transept et chœur polygonal auquel seront accolés d'un côté une chapelle destinée au service des malades de l'hospice et de l'autre la sacristie". Bien que la quasi-totalité de la somme nécessaire ait été obtenue par souscription, le projet n'est pas réalisé et on se contente d'une simple restauration de certaines parties de l'édifice au cours des années 1900-1910. Déçu de cet échec, le curé bâtisseur et sculpteur Mautaint se consacre alors à l'embellissement de son église qu'il dote d'un riche mobilier dont il est lui-même l'auteur. On relève ainsi ses initiales ou sa signature sur la plupart des éléments du mobilier, parfois avec une date (entre 1909 et 1920).