La chiesa era la parrocchiale del villaggio medievale di Oleastreto, in seguito abbandonato. La prima notizia sulla ecclesia sancti Giorgi de Oliastreto compare in un documento del 1135, relativo a una lite sorta fra i canonici di San Gavino di Torres ed i monaci di San Pietro di Nurchi. Nel 1175 viene donata all’Ospedale pisano di Stagno. Nel 1257 passa all’ordine di San Damiano di Pisa e, in seguito, diviene proprietà dei Francescani. Alla metà dell’800 la chiesa risulta ancora frequentata, con la celebrazione della festa di San Giorgio a cura del feudatario locale. A partire dalla fine dell’Ottocento viene abbandonata, pian piano cade in rovina e si riduce a rudere. Un moderno restauro, eseguito anche sulla base di fotografie scattate nel 1970, prima del crollo di parte della facciata, è stato completato alla fine degli anni ’90 del secolo scorso.