Erigida probablement en el segle X, la capella de Santa Cecília era situada a Pedralbes, si bé hi ha documents que la situen als Terrers Blancs (entre Sants i Pedralbes) i altres a Bederrida (entre Sarrià i les Corts). Se’n tenen notícies per primera vegada en un document a l’Arxiu de la Catedral de Barcelona, datat el 1026. Es tracta de la venda d’un terreny entre Alvar i Guifred, prevere, i es parla d’un “oratoríum honore Sancte Cecilie”, bé que en un altre document del mateix any consta com a “església”. Tres anys més tard, el 1029, Alvar va vendre a Seniofred, prevere, el mateix terreny on es trobava la capella, que afrontava al N amb la terra de Sant Miquel de Barcelona, a l’E amb la terra d’Eció i hereus (on es diu que també hi havia un torrent), a l’W amb la vinya de Sant Vicenç i al S amb un camí. El preu d’aquesta peça de terra i una vinya va ser de tres mancusos, un sou i una aimina d’ordi. Tan sols un mes més tard el mateix Seniofred comprà un altre terreny molt a la vora de l’església, fet que es repetí els anys 1034 i 1054. En aquest últim document parla de “l’esglesiola” de Santa Cecília, de la qual cosa es dedueix que era petita.
En el testament sagramental de Seniofred, datat el 1056, atorga al seu fill Pere i a la seva mare tots els alous, terres (ermes i cultivades), vinyes, boscos, cases i l’església de Santa Cecília que es troba a la parròquia de Sant Vicenç de Sarrià. A partir d’aquest any és Pere Seniofred qui continua acumulant terres al voltant de Santa Cecília mitjançant compres. En aquests documents, conservats a l’Arxiu de la Catedral de Barcelona, s’especifica que l’església és al territori de Barcelona, al terme de Bederrida o Pedralbes i a la parròquia de Sarrià.
L’any 1104, Santa Cecília deixa d’ésser propietat particular i passa a mans dels canonges de la Seu segons apareix escrit a la butlla signada a Letran pel papa Pasqual II, en la qual confirma tot el que posseïa la canonja i hi inclou l’església de Santa Cecília. Així doncs, d’ençà de la primeria del segle XII es comencen a exercir drets feudals en aquest territori.
Els documents, tan abundants en el segle XI, comencen a desaparèixer el 1250 i no en tornem a tenir cap notícia fins el 1324, quan el rector de Sant Vicenç de Sarrià institueix dos preverats perpetus a la capella de Santa Cecília de Sarrià, un d’ells a l’altar de Santa Eulàlia. Deu anys més tard els drets de presentació d’aquests preverats passaran a mans de l’abadessa del monestir de Pedralbes. La fundació del monestir va significar un canvi de senyor feudal en aquell territori. El capbreu de rendes del monestir, datat el 1428 i anomenat el Llibre de la Cadena, és interessant perquè conté totes les propietats i els drets que li pertanyen. A partir d’ells s’obté una imatge molt precisa de l’organització d’un feu. Cap al final es fa constar que el monestir té el patronat i el dret de presentació dels preverats i que la capella és “al costat” de l’església de Sarrià.
El 1578, el nom de Santa Cecília apareix per última vegada amb motiu de la visita parroquial a Sant Vicenç. Es diu que el benefici estava vacant, cosa que fa pensar en una decadència del temple. En la següent visita parroquial de l’any 1581 ja no se’n parla. Cal suposar que va ser desfeta?