Numerosos vestígios atestam a presença dos povos hispano-romanos na freguesia, mas é com a fixação da capital em Coimbra, no reinado de D. Afonso Henriques, que se inicia o desenvolvimento da povoação. Ao tempo, graças às influências dos mosteiros dos cónegos regrantes de Santo Agostinho e de Celas, que aqui possuíam extensas propriedades.
Desse tempo, restam alguns rodízios na ribeira de Cernache e seus inúmeros pequenos afluentes, a testemunhar a importância de tal actividade no passado. Na verdade, grande parte dos cereais consumidos em Coimbra foi durante séculos farinada pelos moleiros desta freguesia, que cobravam uma certa maquia estabelecida pela Câmara da cidade.
Cernache foi concelho, com Câmara e todos os funcionários administrativos e judiciais necessários, chamando-se então Sernache dos Alhos[1], pela abundância e boa qualidade destas liliáceas que os seus campos férteis produzem. É daqui que sai também a maior parte da cebola que se vende enrestiada nas feiras de S. Bartolomeu em Coimbra ou nas de Soure e Montemor.
Elevada a vila em 1420, por carta de D. João I, que entregou o senhorio a seu filho D. Pedro, duque de Coimbra, Cernache recebeu mais tarde o seu foral, concedido por D. Manuel I, em 15 de Setembro de 1514, mercê que o decreto de 6 de Novembro de 1836 suprimiu.
Da sua história ressaltam, ainda, os donatários ilustres. Assim, no século XVI, foi de Gonçalo Nunes Barreto, a quem D. Fernando concedeu a jurisdição civil, em 1376. O infante regente D. Pedro, em 15 de junho de 1425, fez mercê da vila de Cernache não a Guilherme Arnão, como por engano dizem Manuel Gomes de Lima Bezerra e Frei Luís de Sousa, mas a Álvaro Gonçalves de Ataíde, trespassando-lhe todo o seu direito, rendas e jurisdições que nele tinha em virtude das doações que el rei, seu pai lhe fizera e constam mais detidamente duma carta de D. João III, passada em Lisboa em 18 de novembro de 1522, a requerimento de D. Afonso de Ataíde.
A sede da freguesia, que começou a estender-se ao longo da Estrada Nacional n.º1, esteve desde tempos muito antigos ligada a Coimbra. Nas imediações passava a estrada romana de Lisboa a Braga, e os peregrinos chegavam a esta vila, onde Álvaro Anes de Cernache fundara um hospital e uma albergaria especialmente para os acolher. Sobre esta escreveu Giovanni Confalonieri, em 1594: "Tem uma hospedaria bem cuidada, com serviço de pratos, por certo parecido com Itália".
À entrada de Cernache, assinalada por um torreão de gosto romântico, fica a antiga Quinta dos Condes de Esperança, com o seu parque agradabilíssimo de grutas e altos plátanos, que já teve fama de ser um dos melhores do País.
Foi adquirida pela Companhia de Jesus, que ali instalou um bem apetrechado colégio dirigido pelos padres jesuítas. Actualmente, continua a funcionar um colégio, o CAIC. É um colégio privado mas, devido a um acordo com o Estado Português, todos os alunos que o frequentarem, apenas precisam de pagar as refeições. O CAIC leciona do 5º ao 12º ano.
A igreja matriz testemunha o passado histórico da vila, apresentando vestígios dos séculos XIII-XIV, românicos, na sacristia e capela-mor. O corpo, renascentista, sofreu grandes ampliações no século XVI, ganhando um notável efeito decorativo no interior, por causa das suas elegantes capelas laterais. Possui ainda um notável conjunto de obras de arte, de que se destacam a estatuária pétrea da Renascença coimbrã, uma credência, também de calcário de Ançã, da época de D. João V, os azulejos, datados de 1770 e fabricados em Coimbra, e o retábulo maneirista. Na capela do Santíssimo, a merecer a maior atenção é o famoso relevo de alabastro de Nottingham, considerada a mais bela escultura de todas quantas se fizeram em Inglaterra no século XIV. Representa a Coroação da Virgem e terá vindo para Portugal com o séquito de D. Filipa de Lencastre, pela mão de Guilherme Arnao.
Dos 72 moinhos outrora existentes na freguesia de Cernache, restam, ao longo da ribeira que atravessa a vila, o moinho das Lapas agora transformado em museu, o moinho do José Café transformado num pequeno museu particular da actual proprietária Amélia Póvoa, o moinho do António Póvoa, parcialmente conservado com os seus pertences e o moinho do "Sono", o único ainda em actividade.
Os restantes ou foram demolidos ou encontram-se degradados ou mesmo em ruína. Sobre os moinhos e moleiros de Cernache veja-se o livro com o mesmo título, n.º 8 da série "Coimbra Património" editado em 2007 pela Câmara Municipal de Coimbra, à venda na Casa da Cultura.
Cabeça do aeródromo de Coimbra, o ainda hoje conhecido por Aeródromo de Cernache estende-se pela freguesia vizinha.