Le prime tracce documentali della chiesetta risalgono al 1106, anche se probabilmente le sue origini sono più antiche. L’attribuzione del Santo è storicamente ambigua, nei documenti si trovano infatti diverse intitolazioni: originariamente Romedio fu un laico di nobile famiglia che verso la fine del IV secolo decise di abbracciare la vita anacoretica dopo un pellegrinaggio a Roma; ispirandosi al suo esempio alcune famiglie intorno all’anno mille decisero di ritirarsi in comunità di preghiera e ospitalità, dando vita a San Romerio. A questa figura venne sovrapposta la più nota di nome Remigio, vescovo di Reims vissuto nel V secolo e personaggio di spicco per l'avvento del Cristianesimo in Francia; oggi la chiesa è intitolata a San Romerio, nome che rimane fedele alle origini eremitiche. Nondimeno la figura del Santo è entrata a far parte dell’immaginario della popolazione locale: secondo una antica leggenda, inseguito dal demonio con sembianze di caprone, raggiunse con un balzo l’altopiano per rifugiarvisi lasciando in una roccia non distante dalla chiesa l’impronta dello zoccolo insieme a quelle del bastone e del proprio scarpone.

La chiesetta ospitava i viandanti e i pastori impegnati nella transumanza durante il periodo estivo nella via di transito lungo il passo del Bernina; dal 1237 si aggregò a quella di Santa Perpetua sita sopra Tirano. San Romerio, a lungo contesa fra le comunità di Brusio e Tirano, nel 1517 venne incorporata da Leone X con una bolla papale al Santuario della Madonna di Tirano insieme alla casa dei Pellegrini, ora gestita dall’Associazione San Romerio.