Cette église, qui a donné son nom au lieu-dit, est celle d'un prieuré clunisien, dépendant de celui de Saint-Saturnin-du-Port (Pont-saint-Esprit), donné par Giraud, évêque d'Uzès, à l'abbaye de Cluny en 945. Saint-Pierre de Colonzelle n'est pas nommément cité dans le texte, ni dans les autres donations des Xe et XIe siècles, et il faut attendre le milieu du XIIe siècle (1146) pour trouver mention, dans le cartulaire de Richerenches, d'un doyen de Colonzelle du nom de Bernard. Les doyens et prieurs sont mieux connus à partir du milieu du XIIIe siècle. Le doyen est aussi, au spirituel et au temporel, seigneur du fief de Colonzelle, fief convoité et revendiqué dès la fin du XIIIe siècle par le seigneur de Grignan. Avec l'arrivée d'Adhémar de Grignan, religieux clunisien, doyen et prieur de Colonzelle, le fief tombe dans les mains du seigneur de Grignan, et, avant 1306, le prieuré régulier de Saint-Pierre est sécularisé, relevant de l'évêque de Saint-Paul-Trois-Châteaux. Les fouilles archéologiques du XIXe siècle, corroborées par les prospections et sondages archéologiques du XXe siècle, ont révélé une occupation du site ininterrompue depuis le haut Empire jusqu'au VIIe-VIIIe siècle (nécropole paléochrétienne), époque à laquelle une première église à fonction funéraire aurait été construite. La découverte de sépultures faites de sarcophages de dalles courtes, courants entre le 8e et le 13e siècle, atteste la fonction d'église paroissiale associée à un cimetière. Au milieu ou dans le 3e quart du XIIe siècle, cette église est arasée et reconstruite suivant le même plan, certainement en deux campagnes (voûtement de la nef ?), car un des contreforts méridionaux vient masquer partiellement l'ancienne porte sud, aujourd'hui murée. Celle-ci présente un linteau en remploi (IIe siècle après J.C). Le choeur a été décoré de peintures murales au XIVe siècle, qui étaient recouvertes en 1880. Les visites pastorales de 1429, 1445, 1446 et 1470 mentionnent un édifice en ruine : il s'agit probablement des bâtiments du prieuré. En 1533, le doyenné est uni au chapitre de Grignan. Un porche voûté, effondré au siècle dernier, a été ajouté contre la façade, probablement au XVIIe siècle. Le linteau du portail ouest, qui était décoré de feuilles de vigne et d'un oiseau en médaillon, a été remplacé par un autre portant la date de 1835. Le tympan de la porte sud, orné d'animaux en relief méplat, a été volé vers 1980. La toiture a été refaite en 1974 et des tirants ont été installés pour stabiliser la poussée des voûtes.