La prima attestazione scritta in cui viene citata la pieve di Gorgonzola rimonta al 953: si tratta di un atto membranaceo, conservato presso il Monastero di S. Ambrogio di Milano, in cui tale Ambrogio - chierico e notaio della chiesa milanese - compare come: "Custos ecclesiae et plebis Sancti Protasi sita Gongortiola". In realtà, Concordiola, "piccola Concordia", deve essere considerata come una delle primitive chiese battesimali della diocesi (Cfr. A. Palestra Visite pastorali alle pievi milanesi 1423 – 1856, volume I, Milano, 1984)

Poco dopo, nel 970, in Gorgonzola venne rogato un atto nel quale un certo Alerico da Vanzago acquistava alcuni appezzamenti di terreno da un tale prete Adelberto, dell'ordine degli ecclesiastici, che officiava presso la chiesa plebana di Gorgonzola "Adelbertus Presbiter de ordine Ecclesiae Sanctorum Protasi et Gervasi sita Gorgontiola".

Il vescovo Ariberto d'Intimiano - in alcuni libri chiamato anche Eriberto da Cantù - avendo fondato a Milano il monastero dei santi Dionisio e Aurelio, lo dotava di molti beni posti in varie località, specie nella pieve di Gorgonzola. Tale donazione verrà sancita con diploma datato 22 Febbraio 1045 dall'imperatore Enrico III e confermata, nel Marzo del 1147, dal pontefice Eugenio III.

Percorrendo gli annali della chiesa plebana di Gorgonzola, si incontra un altro famoso arcivescovo milanese: il francescano Leone da Perego, che, essendo costretto dalle lotte civili cittadine a vivere lontano dalla propria sede, nel monastero di Civate, il 9 Luglio del 1254, indirizzava una lettera al suo vicario generale, Giovanni d'Alzate, per definire una lite insorta tra l'abate del Monastero di S. Ambrogio e il preposto di Gorgonzola sulla nomina del cappellano della chiesa di Inzago. La controversia era comprensibile, perché, pur appartenendo Inzago alla pieve di Gorgonzola, era anche un "feudo" del Monastero di S. Ambrogio che, di questa località, possedeva buona parte del territorio; per la cronaca, aggiungiamo che Leone da Perego si schierò dalla parte del potente abate del Monastero, rigettando le tesi dello sfortunato preposto di Gorgonzola, che pure aveva ragioni da vendere.

Il Naviglio della Martesana si stacca dall'Adda e si dirige verso Milano 

Nel 1278, durante le lotte tra la fazione popolana capeggiata dai Torriani e quella dei nobili capeggiati dai Visconti, Cassone Torriani sorprese, nottetempo, l'arcivescovo Ottone Visconti e le sue truppe che riposavvano in quel di Gorgonzola. Pensando di poter rendere la pariglia ai Visconti che, qualche anno prima, in un'occasione simile, avevano sorpreso e disfatto le truppe dei Torriani a Desio, non esitò a dar fuoco al borgo e grande fu la strage nella fazione viscontea; tuttavia, l'arcivescovo riuscì a salvarsi, nascondendosi in cima al campanile della chiesa prepositurale. Dovette essere una notte terribile per chi, come Ottone, non poteva far altro che assistere, impotente, sospeso tra cielo e terra, a tutta quella distruzione. Il campanile, che - in mezzo a tutto quel finimondo - gli offrì un riparo sicuro, resistette ancora parecchi secoli, fino al 1800, quando un fulmine lo rese "mutilato nella testa culminante" e fu ricostruito dall'architetto Cantoni, assieme alla nuova chiesa prepositurale.

Goffredo da Bussero, notaio e terziario degli Umiliati, alla fine del Duecento, compila il Liber Notitiae Sanctorum Mediolani, dove, oltre alle vite dei Santi venerati, vengono catalogate chiese, cappellanie e oratori appartenenti alla diocesi milanese: la pieve di Gorgonzola compare con ben 51 chiese e 61 altari.

Ecco l'elenco delle principali località che dipendevano da essa:

• Cambiagum (Cambiago)

• Glassiate castrum (Gessate)

• Pessianum castrum (Pessano)

• Buronacum (Bornago)

• Vineate (Vignate)

• Anticiacum castrum (Inzago)

• Pozolum (Pozzuolo Martesana)

• Besentrate (Bisentrate)

• Cisnusculum Asinarium (Cernusco sul Naviglio)

• Biliciacum (Bellinzago Lombardo)

• Terexella (Trecella)

• Sancta Agata (S. Agata Martesana)

• Busserum (Bussero)

• Maxate (Masate)

La pieve di Gorgonzola confinava, a Sud, con quelle di Corneliano Bertario - trasferita, nel 1576, a Melzo, da S. Carlo Borromeo - e Settala; a Nord, con quelle di Vimercate  e Trezzo sull'Adda (prima del 1576, già pieve di Pontirolo); a Est, con la diocesi di Cremona e, a Ovest, con la pieve di Segrate.

L'importanza della pieve di Gorgonzola è attestata, quindi, fin dalle origini; perdurerà per tutto il Medioevo, fino ad arrivare ai giorni nostri. È solo nel 1919, infatti, che subirà delle sostanziali mutilazioni, quando l'allora arcivescovo di Milano, cardinal Andrea Ferrari, eleverà la parrocchia di Inzago a Vicariato Foraneo e scorporerà dalla pieve di Gorgonzola le parrocchie di Groppello, Bettola, Pozzo, Masate, Pozzuolo e Trecella, per annetterle al nuovo vicariato appena istituito. Nello stesso anno, verrà ritoccato anche il confine Ovest della pieve, dove, infatti, la chiesa di Cernusco Asinario - oggi Cernusco sul Naviglio - similmente alla chiesa di Inzago, verrà anch'essa elevata a sede di Vicariato Foraneo.

Attorno al 1970, poi, in conseguenza alla riorganizzazione del territorio diocesano, che prevedeva nuovi tipi di suddivisioni, Gorgonzola verrà inglobata nel decanato di Melzo.