Der angelsächsische Mönch Sola gelangte zwischen 754 und 762 ins Altmühltal; in dieser Zeit war Willibald der erste Bischof des neu errichteten Bistums Eichstätt. Sola ließ sich hier in einer Gegend nieder, die Zeugnisse einer frühen Christianisierung aus der Zeit um 600 aufweist.
Vermutlich entstand ein Gotteshaus in Mühlheim während des Wirkens des später zum Heiligen erhobenen Sola. Vor seinem Tod am 3. Dezember 794 übereignete der einstige Fuldaer Mönch als dankbarer Schüler des Heiligen Bonifatius dem Kloster Fulda seine Cella im späteren Solnhofen samt den dazugehörigen Schenkungen, unter denen auch der Ort Mühlheim war. Sola hatte diesen Besitz kurz zuvor von Karl dem Großen bei dessen Reise durch das Altmühltal erhalten.
Im Testament Solas heißt es: " Ego Suolo humilis presbyter trado S. Bonifatio bona omnia, quae acquisivi in pretio et labore meo in partibus Alamaniae et Boavariae: praecipue Husen et Mulenheim."
" Ich, Sola, demütiger Priester, übergebe dem Hl. Bonifatius ( d. h. dem Kloster Fulda ) alle Güter, die ich als Belohnung und durch eigene Arbeit in Teilen Alemanniens und ( dem Herzogtum ) Bayern erworben habe, insbesondere Husen ( das spätere Solnhofen ) und Mulenheim ( Mühlheim)."
Damals stand hier eine Kapelle, die im 11. oder 12. Jahrhundert zur Kirche erweitert und den Heiligen Cyriakus, Largus und Smaragdus geweiht wurde. Zeitgenössische Aufzeichnungen sprechen von einem "elend häßlich und feucht orth."
Die Mühlheimer Kirche war bis zur Aufhebung der Propstei Solnhofen durch die Markgrafen von Ansbach Ende des 15. Jahrhunderts Filialkirche dieses Klosters. Daran erinnert auch der Kirchweg, der von Mühlheim aus über den Lorenzberg nach Solnhofen führt. Seit der Einführung der Reformation in Solnhofen 1534 betreuen die katholischen Pfarrer von Mörnsheim das Mühlheimer Gotteshaus als Filialkirche.