La paroisse naquit à côté de l'ancienne cour de Diedegem, sans doute peu après que Kornelimünster eut reçu le domaine. L'abbaye nommait elle-même les prêtres ; aux XIVe et XVe siècles, c'étaient des hommes comme Lambert van Aken, Herweyn Utenhove et Daneel Daneels, qui géraient aussi les dîmes de l'abbaye. Ce régime particulier ne prit fin que le 19 décembre 1605 ; dès lors, l'archevêque de Malines nomma le curé. Une première église est mentionnée en 1379, quand un messager de Louvain y trouva asile contre la colère des patriciens de sa ville.
Une nouvelle église
Les parties les plus anciennes de l'église actuelle, les quatre piliers de la tour, datent d'environ 1400. Bruxelles était alors une ville prospère, et la fièvre de construction gagna les environs. Diegem put suivre : en 1435, il comptait 109 maisons, plus que Machelen (89), Zaventem (88) ou Haren (30). Le chœur et le transept nord suivirent au XVe siècle, la nef dans la première moitié du XVIe ; les guerres sous Maximilien d'Autriche ralentirent les travaux. C'est du gothique brabançon, sans arcs-boutants ni déambulatoire, mais d'une remarquable unité, bien que la construction ait duré plus d'un siècle.
La fête de 1543
Les comptes de 1543 montrent que l'église était alors achevée. Dès 1541, le porche sud fut transformé en maison des pèlerins, avec du grès du Kleet. Un mobilier entièrement neuf arriva de Bruxelles et de Malines : sept autels avec ferronneries de Jan de Greve, peints par Jan Lambrechts, des fonts baptismaux et de nouveaux lutrins. Pour la dédicace, une procession de saint Corneille parcourut le village, avec les trompettes et les ménestrels de la ville de Bruxelles, des gildes brabançonnes et un char de saint Antoine. La gilde Saint-Antoine de Merchtem remporta le premier prix. L'église paya 100 œufs pour la nuit de Pâques, 270 pour le jour de Pâques et un demi-veau.
L'inventaire de 1639
En 1639, le curé Joannes vander Eycken dressa un inventaire. L'église avait trois cloches d'environ 3 000, 1 800 et 700 livres, une horloge, deux orgues et sept autels : le maître-autel de Catherine, Notre-Dame et Corneille dans les transepts, et dans la nef sainte Anne, saint Hubert, les Quatre Couronnés et le Doux Nom de Jésus. À droite du chœur se dressait une tour eucharistique en pierre blanche ornée de fines figures, presque jusqu'à la voûte. Elle disparut plus tard ; deux fragments gisaient encore dans le jardin de la cure, et la statuette de saint Benoît dans la niche de l'autel Saint-Corneille en provient sans doute.
Peintures murales
En 1895, lors du décapage du badigeon à l'intérieur de l'église, des figures d'apôtres du XVIe siècle apparurent sur les piliers ; on reconnaissait encore Paul, Thomas, Thaddée, Pierre et Jean. Le ministre demanda de les conserver avec soin, mais la fabrique jugea une restauration complète trop coûteuse, et un essai de restauration fut décevant. Le curé Juul Lapage (1955-1958) découvrit encore, sous plusieurs couches de chaux, une Crucifixion bien conservée dans l'ancienne sacristie. Au-dessus des chapiteaux, on voit des fentes qui recevaient autrefois des barres de fer pour suspendre des tapisseries les jours de fête.
Portails et maison des pèlerins
Trois portails donnaient accès à l'église. La porte des morts, à l'ouest, et la porte nord ressemblent fort au portail principal d'Anderlecht. Le tympan du portail nord montre Corneille, flanqué de Catherine et de Roch en plus petit. Le porche sud était une maison des pèlerins, avec une chambre à l'étage où ils pouvaient passer la nuit. Il n'y avait pas d'escalier : on montait à l'échelle jusqu'à une porte située à environ 5 mètres dans le mur de l'église, verrouillée de l'extérieur. En 1674, l'entrée fut murée, et en 1775 le curé Forneville en fit un baptistère ; on ajouta en même temps une nouvelle sacristie et le « poulailler ».
En temps de guerre, l'église louait ses greniers, la maison des pèlerins et la remise à bois pour y entreposer du grain et des meubles. Les conditions de 1746 sont conservées : location pour un an, pas plus de 15 sacs de grain au-dessus de la nef ou du chœur, et accès deux fois par semaine seulement. La table du Saint-Esprit y stockait aussi le grain destiné aux pauvres.
Restaurations
L'église fut restaurée en 1887 (tour), 1888 et 1895, puis classée dans son ensemble le 25 mars 1938. Les bombardements de l'aéroport voisin pendant la Seconde Guerre mondiale endommagèrent gravement toitures, vitraux et voûtes. Après des années de courrier, l'autorisation de restaurer n'arriva que le 3 mars 1954, avec 1,2 million de francs de subsides. Le curé Juul Lapage vit la restauration complète achevée. En 1972, le parvis fut pavé.