Kuului alkuaan Salon emäseurakuntaan, josta erotettiin itsenäiseksi pitäjäksi ja kirkkoherrakunnaksi 1573. Seurakunnan ensimmäinen kirkko valmistui noin 1586. Seurakuntaan kuulunut Haapajärvi perustettiin saarnahuonekunnaksi 1647 ja siirrettiin Kalajoen emäseurakunnan kappeliksi 1693. Pyhäjoen vapaaherrakunta annettiin läänityksenä Claes Bielkenstiernalle 1652.
Isonvihan aikana kärsi kirkko vaurioita. Seurakunnan arkistossa säilytettävistä asiakirjoista selviää, että kirkko syttyi palamaan salaman iskusta 1844, jonka jälkeen se purettiin. Pappilassa oli tulipalon alku 29.1.1938 mutta palo huomattiin ajoissa ja saatiin pian sammumaan.
Seurakunta jaettiin kahdeksi seurakunnaksi keisarin käskykirjeellä 16.6.1856, jolloin Pyhäjokeen siirrettiin kuulumaan Haapajärven, Merijärven sekä Oulaisten kappelit ja Kärsämäen emäseurakuntaan Pyhäjärven kappeli. Seurakuntaan kuuluneista Merijärvi erotettiin itsenäiseksi kirkkoherrakunnaksi 1856, Haapavesi 1863, Oulainen 1870 ja Merijärvi 1895. Pyhäjoen kunta perustettiin 1865.
Muut nimet
Petajoki
Maakirjakylät
Etelänkylä, Limingoja, Parhalahti, Piipsjärvi, Pirttikoski, Pirttimäki, Pohjankylä, Vihanti, Yppäri
Naapuriseurakunnat
Papisto
Kirkkoherra sai vastikejyviä yhden lestillisen ja myöhemmin 18 tynnyriä kuninkaan kirjeen 24.2.1573 mukaan sekä heiniä 10.7.1590. Kappalaisen palkka suoritettiin vuoden 1743 asetuksen mukaan ja kappalainen sai osan pitäjänapulaisen palkasta kuninkaallisella käskykirjeellä 7.12.1756. Kirkkoherra määrättiin palkkaamaan apulainen keisarillisella käskykirjeellä 29.5.1848. Kirkkoherran vastikejyvät 8,25 hehtolitra viljaa peräytettiin Keisarillisen senaatin päätöksellä 24.5.1895.
Kirkkoherrat
1573–1576 Henricus Erici Rödh
1576–1581 Ljungo Thomæ
1581–1591 Johannes Michaelis
1592–1613 Johannes Clementis Finne
1614–1620 Georgius Petri Hordelius
1622–1629 Georgius Johannis Wesilaxius
1631–1636 Ericus Georgii Montanus
1636–1651 Henricus Johannes Ahlholm eli Corvinus
1652–1661 Johannes Matthiae Mathesius
1661–1674 Claudius Henrici Ahlholm
1676–1680 Johannes Laurentii Carlander
1680 Philippus Matthiae Backman, ei astunut virkaan
1681–1688 Johannes Tavast
1689–1695 Johannes Laibeckius
1697–1714 Petrus Portinus
1716–1740 Nils Mathesius
1744–1772 Petter Niklas Mathesius
1774–1804 Johan Vestzynthius
1807–1809 Isak Schroderus
1811–1830 Abraham Fellman
1833–1834 Gustaf Appelberg
1838–1846 Henrik Gabriel Alcenius
1850–1855 Gabriel Borg
1858–1870 Karl Aejmelaeus
1873–1880 Karl Henrik Elfving
1883–1886 Emil August Wichmann
1890–1906 Jonatan Gummerus
1907– Yrjö Julius August Ask
Kappalaiset, ensimmäinen sarja
1634–1660 Josef Michaelis Hourenius
1662–1675 Henricus Hourenius
1676–1689 Anders Mathenius, virka siirrettiin Haapavedelle 1690
Kappalaiset, toinen sarja
–1577 Henricus Erici
1578 Johannes Michaelis
1583 Thomas
1593–1604 Henricus Laurentii
1613–1637 Sigfridus Pauli Jeronius
1647–1664 Gabriel Henrici Ahlholm
1665–1671 Matthias Johannes Mathesius
1672–1676 Anders Andreæ Mathesius
1676–1694 Henricus Claudii Ahlholm
1694–1699 Josef Johannis Carlander
1701–1716 Nils Mathesius
1722–1740 Matthias Wilander
1740–1743 Simon Antilius
1745–1752 Petter Zimmerman
1753–1781 Jakob Ahlberg
1783–1793 Elias Alcenius
1795–1809 Isak Fonselius
1810–1826 Jakob Gummerus
1827–1846 Karl Jakob Borg
1847–1862 Johan Leonard Gumerus
1862–1873 Johan Fredrik Silvius
1875–1884 Karl Johan Idman
1884–1903 Natanael Kulhanen
1906– Jonas Oskar Castrén
Pitäjänapulaiset, Oulaisissa vuodesta 1708
1632–1634 Josephus Michaelis Hourenius
1653–1668 Henricus Johannes Mathesius
1690–1693 Petrus Åhs
1693 Josef Carlander
1694–1697 Henricus Henrici Hourenius
1699–1722 Matthias Wilander
1722–1733 Jonas Portinus
1734–1745 Petter Zimmerman
1745–1757 Aron Wilander, virka siirrettiin Oulaisiin
Ylimääräiset papit
1642–1645 Johannes Matthiae Mathesius, vt. kirkkoherra
1735–1738 Gustaf Juslenius, kirkkoherran apulainen
1736–1744 Petter Nils Mathesius, kirkkoherran apulainen
1738–1740 Simon Antilius, kappalaisen apulainen
1743–1747 Petter Wegelius, kappalaisen viran armovuodensaarnaaja
1752–1759 Anders Durchman, kirkkoherran apulainen
1753 Jakob Ahlberg, apulaispappi
1760– Petter Carlén, kirkkoherran apulainen
1761–1762 Johan Stubbe, kirkkoherran apulainen
1780–1783 Henrik Bergh, kirkkoherran apulainen
1783–1785 Jakob Wilander, kirkkoherran apulainen
–1799 Petter Groen (Groenqvist), apulaispappi
1799–1800 Emanuel Salmenius, vt. kirkoherra
1801–1807 Elias Jeremias Fonselius, kirkkoherran apulainen, armovuodensaarnaaja
1807 Aron Vigell, kirkkoherran apulainen
1809–1811 Erik Johan Snellman, sijaiskirkkoherra
1810–1819 Elias Jakob Fonselius, armovuodensaarnaaja, kirkkoherran apulainen
1819–1826 Elias Robert Alcenius, kirkkoherran apulainen
1826–1829 Gabriel Anders Chydenius, kirkkoherran apulainen
1829–1832 Vilhelm Österbladh, kirkkoherran apulainen
1832–1835 Johan August Bergman, kirkkoherran apulainen, armovuodensaarnaaja
1835–1836 Vilhelm Österbladh, armovuodensaarnaaja
1836–1837 Anders Nils Holmström, armovuodensaarnaaja
1837–1838 Julius Kristian Becker, armovuodensaarnaaja
1838–1841 Gustaf Lövenmark, kirkkoherran apulainen
1850–1852 Frans Peter Kemell, kirkkoherran apulainen, armovuodensaarnaaja
1853–1856 Frans Peter Kemell, kirkkoherran apulainen, armovuodensaarnaaja
1856–1858 Nils Fellman, armovuodensaarnaaja
1859–1867 Karl Emil Aejmelaeus, kirkkoherran apulainen
1867–1873 Josef Österbladh, kirkkoherran apulainen, armovuodensaarnaaja
1874–1875 Karl Gustaf Elfving, vs. kappalainen armovuodensaarnaaja
1877 Natanael Elfving, kirkkoherran apulainen, vt. kirkkoherra
1879–1882 Natanael Elfving, kirkkoherran apulainen, vt. kirkkoherra
1886–1890 Henrik August Wichmann, vt. kirkkoherra
1891–1892 Julius Snellman, vt. kappalainen
1892–1893 Johan Peräntie, vt. kappalainen
1893–1897 Karl Gustaf Mustonen, vt. kappalainen
1897–1900 Erik August Göransson, vt. kappalainen
1901–1905 Kaarlo Oskari Laurila, vt. kappalainen, vt. kirkkoherra, armovuodensaarnaaja
1905–1906 Jonas Oskar Castrén, vt. kappalainen, vt. kirkkoherra, armovuodensaarnaaja
Arkisto
Pyhäjoen seurakunnan rippikirjat alkavat vuodesta 1722, tilikirjat vuodesta 1690 ja historiakirjat vuodesta 1691. Seurakunnan vanhinta arkistoa säilytetään Kansallisarkisto Oulussa ja aineistokokonaisuus kattaa vuodet 1600–1965.
Kansallisarkisto on digitoinut Pyhäjoen seurakunnan vanhimmat kirkonkirjat noin 1860-luvulle saakka ja aineisto on vapaasti tutkittavissa Astia-palvelussa. Suomen Sukuhistoriallinen yhdistys (SSHY) on digitoinut seurakunnan nuorempia kirkonkirjoja. Alle 125 vuotta vanhojen aineistojen tutkiminen vaatii kirjautumisen yhdistyksen jäsensivuille.