Die Pfarrei entstand neben dem alten Hof Diedegem, wahrscheinlich bald nachdem Kornelimünster das Gut erhalten hatte. Die Abtei setzte die Priester selbst ein; im 14. und 15. Jahrhundert waren das Männer wie Lambert van Aken, Herweyn Utenhove und Daneel Daneels, die auch den Zehnt der Abtei verwalteten. Erst am 19. Dezember 1605 endete diese Sonderstellung, und von da an ernannte der Erzbischof von Mechelen den Pfarrer. Eine erste Kirche wird 1379 erwähnt, als ein Bote aus Löwen dort Asyl vor dem Zorn der Patrizier seiner Stadt fand.
Eine neue Kirche
Die ältesten Teile der heutigen Kirche, die vier Pfeiler des Turms, stammen von um 1400. Brüssel war damals eine wohlhabende Stadt, und der Bauboom griff auf das Umland über. Diegem konnte mithalten: 1435 zählte es 109 Häuser, mehr als Machelen (89), Zaventem (88) oder Haren (30). Chor und nördliches Querhaus folgten im 15. Jahrhundert, das Schiff in der ersten Hälfte des 16.; die Kriege unter Maximilian von Österreich verzögerten die Arbeiten. Es ist Brabanter Gotik, ohne Strebebögen oder Chorumgang, aber von auffallender Einheit, obwohl über ein Jahrhundert daran gebaut wurde.
Das Fest von 1543
Die Kirchenrechnungen von 1543 zeigen, dass die Kirche damals fertig war. Ab 1541 wurde die Südvorhalle mit Sandstein vom Kleet zum Pilgerhaus umgebaut. Eine völlig neue Ausstattung kam aus Brüssel und Mechelen: sieben Altäre mit Schmiedearbeiten von Jan de Greve, bemalt von Jan Lambrechts, ein Taufbecken und neue Lesepulte. Zur Weihe zog eine Corneliusprozession durch das Dorf, mit den Trompetern und Stadtmusikanten von Brüssel, Brabanter Gilden und einem Antoniuswagen. Die Antoniusgilde von Merchtem gewann den ersten Preis. Die Kirche bezahlte 100 Eier für die Osternacht, 270 für Ostern und ein halbes Kalb.
Das Inventar von 1639
1639 erstellte Pfarrer Joannes vander Eycken ein Inventar. Die Kirche hatte drei Glocken von etwa 3.000, 1.800 und 700 Pfund, eine Uhr, zwei Orgeln und sieben Altäre: den Hochaltar der Katharina, in den Querhäusern Unsere Liebe Frau und Cornelius und im Schiff die heilige Anna, den heiligen Hubertus, die Vier Gekrönten und den Süßen Namen Jesu. Rechts im Chor stand ein Sakramentsturm aus weißem Stein mit feinen Figuren, fast bis ans Gewölbe. Er verschwand später; zwei Bruchstücke lagen noch im Pfarrgarten, und die Figur des heiligen Benedikt in der Nische des Corneliusaltars stammt wohl daher.
Wandmalereien
1895, beim Abschlagen der Tünche im Kircheninneren, kamen an den Pfeilern Apostelfiguren aus dem 16. Jahrhundert zum Vorschein; Paulus, Thomas, Thaddäus, Petrus und Johannes waren noch erkennbar. Der Minister bat, sie sorgfältig zu erhalten, doch die Kirchenfabrik fand eine vollständige Restaurierung zu teuer, und eine Probe fiel enttäuschend aus. Pfarrer Juul Lapage (1955–1958) entdeckte unter mehreren Kalkschichten in der alten Sakristei noch eine gut erhaltene Kreuzigung. Über den Kapitellen sieht man Schlitze, in denen früher Eisenstangen steckten, um an Festtagen Wandteppiche aufzuhängen.
Portale und Pilgerhaus
Drei Portale führten in die Kirche. Die Leichenpforte im Westen und die Nordpforte ähneln stark dem Hauptportal von Anderlecht. Das Tympanon des Nordportals zeigt Cornelius, daneben kleiner Katharina und Rochus. Die Südvorhalle war ein Pilgerhaus mit einer Kammer im Obergeschoss, in der Pilger übernachten konnten. Eine Treppe gab es nicht: Man stieg mit einer Leiter zu einer Tür etwa 5 Meter hoch in der Kirchenmauer, die von außen verriegelt wurde. 1674 wurde der Eingang zugemauert, und 1775 machte Pfarrer Forneville daraus eine Taufkapelle; gleichzeitig kamen eine neue Sakristei und der ‚Hühnerstall‘ hinzu.
In Kriegszeiten vermietete die Kirche ihre Dachböden, das Pilgerhaus und den Holzschuppen als Lager für Getreide und Hausrat. Die Bedingungen von 1746 sind erhalten: Miete für ein Jahr, höchstens 15 Säcke Getreide über dem Schiff oder dem Chor und Zugang nur zweimal pro Woche. Auch die Armentafel lagerte dort ihr Getreide für die Armen.
Instandsetzungen
Die Kirche wurde 1887 (Turm), 1888 und 1895 instand gesetzt und am 25. März 1938 als Ganzes unter Denkmalschutz gestellt. Die Bombardierungen des nahen Flughafens im Zweiten Weltkrieg beschädigten Dächer, Fenster und Gewölbe schwer. Nach Jahren des Briefwechsels kam die Genehmigung zur Instandsetzung erst am 3. März 1954, mit 1,2 Millionen Franken Staatszuschuss. Pfarrer Juul Lapage erlebte die Vollendung der Restaurierung. 1972 wurde der Kirchplatz gepflastert.