Nejstarší zmínka o kostele sv. Bartoloměje je z roku 1352, kdy podací právo měla johanitská komenda křížovníků Svatomářských v Dubu. Kostel je uváděn jako farní, odváděl 6 grošů, farnost tedy patřila spíše k menším. Farnost v Sezemicích patřila k děkanátu turnovskému a obsahovala ještě Drahotice, Buda, Kobyly, Sedlisko a díl Havlovic. Fara v Sezemicích za husitských válek zanikla a nebyla již obnovena, Tehdy vlastnil panství dubské se Sezemicemi husitský hejtman Jan Čepek ze Sán. Po husitských válkách byly Sezemice drženy k panství Frydštejsnkému, koncem 5. století k Maloskalskému. K roku 1547 jsou Sezemice uvedeny mezi konfiskáty majetku Adama z Vartmberka. Po polovině 16. Století získali Vartemberkové svá zboží nazpět. Sezemice připadly při dělení majetku mezi Vartmberky k svijanskému panství, které začátkem 17. století přešlo na Jáchyma Ondřeje Šlika. V Sezemicích se v 16. století scházely tajně Čeští bratří v soukromých domech. Sezemický kostel byl administrován farařem z Loukova, kde nechal hrabě Šlik v roce 1610 vystavět kostel nový. Do kostela v Sezemicích daroval hrabě Šlik měděnou nádobu se svým erbem. Po bitvě na Bílé hoře bylo panství Šlikovi zkonfiskováno a koupili jej Valdštejnové. Po třicetileté válce byl filiální kostel v Sezemicích spravován nejprve farářem z Mnichova Hradiště a od roku 1671, kdy fara sezemská zanikla a byla obnovena za války opuštěná fara v Loukově, až do dneška farářem z Loukova.
Současná barokní podoba kostela je z přestavby, která byla ukončena v polovině 19. Stolení. Ke kostelu náležela dřevěná zvonice z roku 1666, která byla v roce 1853 zbořena a zvony umístěny do nové věže, včleněné do západní části lodi.
Kostel sv. Bartoloměje byl v posledních 10-ti letech za zájmu místních občanů opravován a hlavně dík značné finanční pomoci obce, i dotací poskytnutých ze Středočeského kraje, tak dnes patří k nejupravenějším v Pojizeří.