L’église de Poulx est de fondation romane (XIIe siècle). C'est un prieuré cure du titre de Saint-Michel, à la collation de l'évêque de Nîmes. Le premier prieur connu de Poulx est Robert Gichier en 1563. En 1577, le village et l’église sont dévastés par les protestants par crainte que les catholiques ne s’y fortifient. Elle est réparée au début du XVIIe siècle (1615) par le chanoine Léon de Trimond comme en témoigne la plaque commémorative dans la nef (IM30004087). Sa prise par les protestants en 1625 explique les besoins de réparation évoqués dès la visite de Mgr Cohon en 1659. Vingt ans plus tard, l’évêque Séguier constate le bon état du sanctuaire.
L’église nécessite des restaurations au cours du XIXe siècle : le portail est réparé par Pierre Signoret en 1809 (120 francs) puis des travaux sont effectués dans la sacristie par Jean Lamoureux et l’entrepreneur Jean-Baptiste Busquet en 1842 (maçonnerie) et 1856 (pente de la toiture augmentée). En 1840, la réponse à un questionnaire administratif sur l’état des édifices communaux mentionne le besoin d’ajouter une chapelle ainsi que la présence de boiserie dans le chœur.
Face à l’augmentation des fidèles, l’édifice est agrandi vers l’ouest en 1863 selon les plans de l’architecte Bègue par Aimée Henri (754,59 francs). Le mur de séparation avec la maison adjacente (parcelle 214 du cadastre de 1809 qui abritait la mairie) est remplacé par un arc doubleau cintré, le plancher est retiré au profit d’un plafond de plâtre. L’allongement de la nef entraîne une réorientation liturgique : la partie occidentale est ainsi élevée d’une marche pour accueillir le sanctuaire. Une seconde sacristie est également aménagée au nord-ouest. La tribune et son escalier, anciennement situé à l’ouest, sont déplacés à l'emplacement de l’ancien chevet à l'est. L’arc-boutant consolidant les murs du XVIIe siècle est visible sur ces plans d’agrandissement.
La foudre frappe l’église en 1885 et agrandit les lézardes existantes. Le délabrement de l’édifice au début du XXe siècle et son irrégularité esthétique, due aux multiples remaniements, expliquent la demande de reconstruction émanant du conseil de fabrique. Un projet est proposé par l’architecte Allard en 1902 pour 25 000 francs en conservant les fondations de l’ancienne église. Par manque de fonds disponibles en raison d’autres priorités (adduction d’eau et voirie) ce projet n’est pas poursuivi.
Augustin Rebuffat effectue le dallage en ciment de la nef en 1960.
