Des del segle X és documentat Fonollet com un dels llocs habitats del terme del castell de Puig-reig.

El lloc fou un centre important de possessions de la família vescomtal del Berguedà des del segle XI i molt especialment al segle XII en què el trobador Guillem de Berguedà, fill del vescomte, el lliurà l'any 1187 a l'Orde Militar del Temple, juntament amb tot el terme del Castell de Puig-reig

Les notícies de l'església són de l'any 1167, any que ja consta com a dedicada a Sant Sadurní, bisbe de Tolosa de Llenguadoc, conegut popularment amb el nom de Sant Serni.

L'església no fou mai parròquia, i sempre va dependre de Sant Martí de Puig-reig.

Procedent d'aquesta església es conserva al museu Episcopal de Vic un encenser del segle XIII, des de l'any 1904.

L'interior de l'església conserva un petit fragment d'un excel·lent retaule gòtic amb la figura del sant bisbe patró de Fonollet.

L'edifici és una construcció romànica del segle XIII modificada per afegits i obres posteriors, especialment malmesa en adossar-se-li, al mur de llevant, a la zona de l'absis, la casa de Cal Fuster, la qual ha fet perdre la capçalera.