Anticamente l'edificio religioso era la sede della pieve e prevostura di San Martino di Liramo, abitato oggi scomparso, situato tra gli attuali comuni di Ciriè, Nole, San Carlo. Da un documento del 1554 si apprende che presso "domum plebis" della prevostura di Liramo, ha più volte dimorato il vescovo Tedisio "cum sua familia", a sottolineare l'importanza del centro religioso, che fungeva anche da polo di raccolta delle decime e dei novali delle Valli di Lanzo, spettanti al Vescovo di Torino. In numerosi documenti si ricordano i "fratibus" e i "ministris della plebis sancti Martinj de Liramo" e il preposito, in particolare il prevosto Goslino che viene più volte menzionato. La presenza dei canonici agostiniani nel San Martino di Liramo ha rappresentato l'ultima fase del monastero, prima dell'unione della chiesa e del relativo beneficio alla mensa vescovile torinese, avvenuta nel 1308. Nel 1356 la domus plebis di Liramo con relativo beneficio di terre e beni, viene ceduta dal Conte Amedeo VI di Savoia, che a sua volta ne era giunto in possesso tramite una permuta col vescovo di Torino Tommaso, riguardante possedimenti in Villarbasse, a due membri della famiglia Perrachi di Lanzo, suoi vassalli, che danno il via alla costruzione del castello collegato alla chiesa e ad altri edifici e opere difensive.