Alcuni studiosi del XIX secolo hanno ipotizzato una fondazione della chiesa in età longobarda - così come per altre chiesette, tutte entro un raggio di pochi chilometri dal centro storico della città, che sarebbero state costruite nei punti strategici in cui i guerrieri longobardi avevano i posti di guardia per il controllo del territorio. Ciò sulla base di pochi e incerti elementi, come il celebre pluteo con i pavoni affrontati, conservato in copia all'interno dell'aula e riconducibile al VI-VII secolo; l'ipotesi però non trova sicuro fondamento. Uno studio del manufatto fa ritenere comunque che vi sia stato "un primo parziale rifacimento sulle fondamenta primitive, databile al secolo X o XI dopo le invasioni ungare", dimostrato dalla "poverissima muratura di ciottoli di fiume" e forse anche dai resti di un affresco "romanico" a sinistra della porta che si apre sulla parete meridionale. Prima del 1000, la zona in cui è posta la chiesa era in gran parte disabitata e occupata da una vasta selva, che dalla città di Vicenza si estendeva fino alla villa di Cavazzale, i cui abitanti - assieme a quelli di Povolaro - usavano per le sepolture il cimitero di Santa Maria di Chiupese.