Les origines de l'église actuelle et l'histoire même d'Orcival sont aussi nébuleuses que celles de Saint-Nectaire. Les balises chronologiques sont exactement les mêmes. Un prieuré est mentionné en 1178 dans une bulle du pape Alexandre III, comme dépendance de l'abbaye de la Chaise-Dieu. La communauté se réduisait à cette époque à deux moines seulement. Aucune mention d'Orcival n'est en revanche trouvée en 1146, dans une bulle du pape Eugène III listant les biens de l'établissement casadéen. Il est supposé que l'église d'Orcival fut édifiée en une seule campagne de construction par les comtes d'Auvergne, dans le premier tiers du XIIe siècle.

Un chapitre de chanoines y est fondé en 1242. En 1333, par la volonté de l'évêque de Clermont Pierre d'Aigrefeuille, l'église est rattachée au prieuré Saint-Robert de Montferrand. Les archives sont emportées dans la tourmente de la guerre de Cent Ans. Le grand tremblement de terre auvergnat de 1478 ébranle l'édifice. Un pèlerinage marial autour d'une Vierge à l'Enfant romane se développe au XVIIe siècle et l'église bénéficie de quelques restaurations modérées au XIXe siècle.