Già nel 1398 si hanno notizie di una piccola chiesa, intitolata ai Santi Vitale e Valeria, posta sulla sommità del poggio Altoriona, facente parte della pieve di Varese. L’antico edificio era costruito su un’area dove c’era una necropoli di età tardo-romana. La chiesa era di piccole dimensioni e molto modesta, a causa anche della povertà degli abitanti, quasi tutti contadini. La cura delle anime era affidata ai vicini monaci del chiostro di Voltorre. Nel 1574 S. Carlo decise di assegnare l’assistenza religiosa degli abitanti della frazione alla chiesa di Comerio, pur essendoci una iniziale volontà di trasformare la piccola chiesa di Oltrona in parrocchia. Per questo, vennero richiesti numerosi interventi come l’aggiunta di un tabernacolo e di un battistero. Nel 1608 si menziona il curato Giacomo Daverio a testimonianza del fatto che la chiesa era ormai divenuta parrocchia. Tra il ‘600 e il ‘700 vennero fatti alcuni interventi strutturali importanti; è il periodo in cui viene anche modificata l’intitolazione della chiesa, a Vitale e Agricola, dei quali si conservano le reliquie, che recano un’autentica del 1741 ma che, secondo la tradizione, sono state portate da S. Carlo. Nel 1855 l’arcivescovo Romilli la descrisse ancora piccola e poco curata. La chiesa, così come appare oggi, risale agli inizi del secolo scorso, in seguito a lavori svolti per iniziativa del parroco don Ercole Borri e con l’impegno della popolazione. Degno di menzione è un affresco della Madonna con il Bambino della fine del ‘400, racchiuso in una cornice di epoca posteriore così da garantirne la conservazione e facente parte degli affreschi dell’antica chiesetta, purtroppo, non conservati. La Madonna seduta in posizione frontale, con il bambino che tiene in mano un globo, è caratteristica delle pitture del Varesotto. Da segnalare che nell’angolo esterno anteriore sinistro della chiesa attuale, inserita durante i lavori di costruzione del campanile, nel 1908, vi è un’ara romana, possibile testimonianza della presenza di un tempio romano.