Arch stand seit 1393 unter Berner Herrschaft (Amt Büren) und bildete zusammen mit Leuzigen eine Kirchgemeinde. Seit dem 14. Jahrhundert lagen Patronatsrecht und Kastvogtei über die Kirche Arch beim Abt des Prämonstratenserklosters Gottstatt. Bis zur Reformation und der Klosteraufhebung 1528 hatte dieser für die Bedienung und den Unterhalt der Kirche zu sorgen, d.h. Mönche aus Gottstatt übten damals als Geistliche den Gottesdienst in Arch aus. Seit der Reformation übte Bern das Patronatsrecht aus.
Die Kirche wurde als romanischer Apsidensaal wohl im 10. Jahrhundert errichtet. Um 1520/30 erhielt sie den heutigen gotischen Polygonalchor. 1589 wurde die Empore eingebaut. Kirchenrestaurationen fanden 1867–70 (neue Bestuhlung, neuer Boden und Wandtäfer, neuer Dachstuhl in Kirche und Chor) und 1958 (Ausgrabungen und grosse Renovation) statt.
Die Fenster- und Wappenstiftungen von Bern, Biel und Solothurn müssen anlässlich des offenbar in den 30er Jahren des 16. Jahrhunderts. erfolgten Chorneubaues in die Chorfenster gekommen sein. Die Scheiben wurden 1913/14 ins Bernische Historische Museum überführt und in der Kirche durch Kopien Robert Giesbrechts ersetzt (vgl. Bourquin/Bourquin 1999).