C'est probablement sur les fondations d'une première église médiévale dont il ne subsiste aucune trace, que le choeur de l'église de Burelles a été édifié au milieu du 16e siècle. L'autre partie de l'église (nef, transept et porche) correspond à la partie fortifiée. Elle semble avoir été édifiée d'un seul jet dans le 1er quart du 17e siècle. En 1664, le clocher-porche n'est toutefois pas achevé, ou nécessite des reprises, comme l'atteste un contrat passé avec un maçon de Cilly. La sacristie est reconstruite en 1874 par l'architecte Benard dans le style néo-Renaissance. Les voûtes du donjon sont reprises après la première Guerre mondiale et une partie du clocher est refaite à neuf en 1926. L'église est inscrite au titre des monuments historiques en 1927 et classée en 1931.