L'actuelle église de Bergheim est implantée sur le lieu même où avait été bâtie l'église primitive dont un document d’archive, datant de 705, fait état et qui, déjà, était dédiée à Notre Dame. Cet édifice reçoit en 1146 la visite de Saint-Bernard lorsqu’il se rend de Bâle à Worms, en passant par Rouffach, Bergheim et Strasbourg, pour prêcher la seconde croisade. La destruction de cette première église est généralement attribuée à l’incendie qui ravage Bergheim en 1287, un incendie provoqué par les troupes de Hartmann de Baldeck sur ordre de l’Empereur germanique Rodolphe Ier de Habsbourg.
En 1320, une nouvelle église est construite, dans le style gothique. Elle est consacrée en 1347. Son aspect primitif et les caractéristiques de l’architecture sont sauvegardés jusqu’au début du XVIIIe siècle : de 1718 à 1725, différents travaux de transformation sont effectués, mais dans le style de cette époque, et les colonnes originales sont remplacées par les actuelles colonnes toscanes. En 1819, construction de la chapelle attenante. En 1903, travaux de restauration, carrelage du sol et mise en place des actuels vitraux de chœur.
En 1959, à la faveur de travaux de peinture, découverte de fresques du XIVe siècle qui, en 1718 sans doute, avaient été recouvertes de plâtre (les différents sondages effectués montrent qu’à l’origine tous les murs étaient ornés de fresques).
En 1993-94, travaux de restauration et nouvelle peinture.