Cette église romane date des XIIe et XIIIe siècles. L'église est composée d'une nef de cinq travées, flanquée de bas-côtés, et de deux chapelles. La première chapelle est dédiée à la Vierge et renferme les sépultures de la famille du Tillet, seigneurs de Chalautre-la-Petite de 1611 à 1789.
La deuxième chapelle est placée sous le vocable de Saint-Nicolas. Elle comporte un retable en pierre datant du XVIe siècle illustrant la Cène ; onze apôtres y sont représentés. La nef abrite un mausolée élevé à la mémoire de Guillaume Chalostre, l'un des premiers seigneurs de la paroisse.
