Elle est dédiée à saint Brice, fils spirituel et successeur de saint Martin sur le trône épiscopal de Tours de 397 à 444.
Un oratoire ou même une chapelle ont dû exister à son emplacement dès le V _^ème ou le VI _^ème siècle, correspondant au sanctuaire dédié à saint Martin se trouvant dans le bourg limitrophe de Groslay.
En 1125, Mathieu le Bel, seigneur de Villiers et vassal de l’abbaye de Saint-Denis, compte « l’enclos de saint Brice (sancti Brictii) », au nombre de ses possessions.
En 1129, le père de Mathieu le Bel, Radulphe, remet cet enclos de Saint-Brice à l’évêque de Paris qui en fait don à l’abbaye Saint-Victor, située à l’emplacement des actuelles universités de Paris VI et Paris VII. Jusqu’à la Révolution, la paroisse de Saint-Brice devra verser l’impôt de la dîme à l’abbaye Saint-Victor.
Le clocher et la chapelle nord sont les vestiges de l’édifice gothique construit au XIII _^ème siècle dont le chevet était traditionnellement à l’Est, du côté de l’actuelle rue de Paris. Le cimetière entourait alors l’église ; il ne sera déplacé qu’en 1828. Au cours des siècles, des travaux d’agrandissement et surtout de consolidation se sont succédé, plus ou moins efficaces, le sol se révélant gorgé d’eau et instable.
Les murs de la nef actuelle de style classique datent de 1778 ; la première pierre fut posée par le comte de Vienne, « maréchal des camps et armées du roi », alors seigneur de Saint-Brice. Le chœur, situé désormais à l’Ouest, s’orne d’un retable en bois peint et doré, rehaussé de tableaux de la même époque et flanqué de deux anges en prières. C’est sans doute à cette date que furent accrochées les deux grandes toiles remarquables placées sous la tribune.

A droite, en regardant le chœur, « La naissance de la Vierge », œuvre du peintre français Nicolas Vleughels (1668-1737), peintre officiel de Louis XV, directeur de l’Académie de France à Rome, un ami de Charles Watteau et neveu de Charles Lebrun.
A gauche, « L’éducation de la Vierge », œuvre du peintre français Jean-Baptiste Jouvenet (1644 – 1717), un coloriste et dessinateur qui fréquenta l’atelier de Charles Lebrun et participa à la décoration du palais du Grand Trianon à Versailles.

Au XIXème siècle les réparations reprirent : 1803, 1810, 1825, mais surtout en 1885 où il fallut « remanier et retailler presque entièrement l’ancienne charpente », « surélever la voûte, consolider les piliers supportant le clocher et surtout établir un calorifère souterrain ». En 1892, on décora la chapelle de la Vierge, d’une peinture murale montrant « un ange déployant une banderole où l’on pouvait lire cette insolite inscription : choléra 1892 ». L’épidémie de choléra qui avait durement touché Sarcelles avait épargné Saint-Brice. Cette peinture n’existe plus. En 1899, sur la façade principale furent percées les deux niches qui abritent toujours les statues monumentales de saint Pierre et saint Paul offertes par l’architecte qui avait présidé aux travaux de réfection de l’église, M. Nitot. Les beaux vitraux qui ornent aujourd’hui le sanctuaire, œuvres de maîtres verriers célèbres comme J. Vantillard, furent offerts vers ces mêmes années par diverses familles bourgeoises de la paroisse.
En 1979, l’état de l’église s’avérant désastreux, il a fallu procéder à une rénovation complète de l’édifice. C’est à cette date qu’il a pris son aspect actuel avec sa charpente de chêne apparent, sa couverture de tuiles plates et son entrée principale abritée par un narthex donnant directement sur la place Galliéni.

Le clocher - qui joua aussi, au cours des siècles, le rôle de beffroi ou de tour de guet - abrite 4 cloches :
- cloche 1 : diamètre 1330 – poids 1384 kg – note : ré – année 1713.
- cloche 2 : diamètre 1140 – poids 868 kg – note : mi – Nom : Emilienne, Julie – année 1818.
- cloche 3 : diamètre 1040 – poids 658 kg – note : fa dièse – Nom : Françoise, Adèle, Louise – année 1879.
- cloche 4 : diamètre 980 – poids 550 kg – note : sol – Nom : Marie, Thérèse, Geneviève – année 1878.