Le sue origini risalgono all’epoca paleocristiana, è separata dal nucleo abitativo e posta in una posizione di grande panoramicità, che è prova della funzione strategica difensiva svolta da Premana, situata al confine tra Alta Valsassina e la Valtellina.

Il Corpo dell'edificio si espande prima
verso est, in epoca medioevale, con la trasformazione della torre in campanile;
poi a nord e a sud con l'edificazione di cappelle minori, nei primi anni del 600; quindi a ovest con la costruzione di due navate minori.

La prima visita pastorale a Premana é quella di San Carlo Borromeo del 1566.
Gli atti della visita pastorale parlano di
una chiesa di bell'aspetto, a navata unica rettangolare, e un presbiterio affrescato. Nella parte est e sud, la chiesa è
attorniata dal cimitero, ora sepolto.
Il nuovo cimitero a valle del paese sarà istituito solo nel 1821 e fino a tale anno le sepolture erano effettuate all'interno della parrocchiale.

Risale circa al 1600 la costruzione delle nuove cappelle con l’apposizione di una pala con i santi Rocco, Bernardino e Sebastiano, e di un’altra in onore di Maria con due santi vescovi a lato
(sant'Ambrogio e san Dionigi).
A queste opere si aggiungeranno, nel tardo seicento, delle pregevoli tele dedicate a san Dionigi e agli evangelisti.
In seguito, tre nuove campane sostituiscono le due piccole, ed il campanile viene dotato anche di un orologio; infine, nel 1672, viene acquistato un organo di buona qualità.

Nel 1678, provenienti da Venezia, arrivano alla parrocchia le spoglie di Sant'Ilario martire. La struttura della chiesa non subirà interventi di rilievo fino al 1843, quando viene eretta una nuova facciata. La chiesa sopravvive in questo stato (nonostante due valanghe che la colpiscono l'11 gennaio 1863 e nel 1888) fino alle modifiche sostanziali di ampliamento degli anni 1929-30.