L’église est fondée dans les années 1070, lors de la translation des reliques de saint Ouen de Rouen à Rots, et son patronage est donné à l’abbaye aux Hommes dans une deuxième charte en 1077. Il ne s’agit à l’origine que d’une succursale sous forme d’une chapelle bien que la charte faisait référence à l’église Saint-Ouen de Villers.
La première référence à la paroisse Saint-Ouen apparait en 1494 dans le pouillé du diocèse de Bayeux, la paroisse apportant la plus faible des contributions des paroisses de la ville. La paroisse faisait partie du doyenné de Caen, dans le diocèse de Bayeux. Il était situé dans le Bourg-l’Abbé.
L’ordonnance du 12 juillet 1791, qui réduit le nombre des paroisses caennaises de treize à sept, incorpore à la paroisse Saint-Étienne celle de Saint-Ouen ; l’église conserve la qualité de succursale. Elle redevient une église paroissiale en 1803 à la suite d’une pétition des habitants de Villers.
Le cimetière de l’église est fermé en 1884 à cause de sa superficie trop réduite.








