Cet édifice a été construit en trois étapes.

La première partie remonte à la fin du XVe siècle, elle correspond à la nef actuelle. A l'intérieur, une belle piscine flamboyante indique le niveau de l'ancien sanctuaire.

Vers la fin du XVIe siècle, est ajouté le chœur constitué de deux travées et d'une abside à trois pans coupés. Sur les lambris du cul-de-four de l'abside est peinte une scène biblique. La voûte est entièrement lambrissée avec entraits et poinçons apparents. Dix croix de consécration sont intégrées dans les murs de la nef et du chœur.

A la fin du XVIIe siècle, un bâtiment d'un étage a été rapporté en avant du pignon occidental. Sa façade, encadrée de deux tourelles, est ornée de trois niches à statues et est surmontée de deux fausses lucarnes dont l'une masque un conduit de cheminée. En entrant sous le porche, l'ancien portail à gâble du XVIe siècle est visible. Ce bâtiment servit d'hôtel-Dieu pour les malades de Romilly, de la Ferté Villeneuil et de Cloyes. A partir des années 1730, date du retour de l'hôtel-Dieu à la Ferté Villeneuil, celui de Romilly ne reçut plus de malades.
Au XVIIIe siècle, plus précisément en 1731, sont mis en place le retable du maître autel, les lambris et la grille du chœur. Celle-ci a été récupérée à Saint-Denis-les-Ponts lors de la démolition de l'abbaye de Saint-Avit.

En 1748, la voûte du chœur est restaurée. En 1766, c'est le tour de celle de la nef. On peut encore y lire le nom des artisans qui ont œuvré à ces restaurations. Le clocher a probablement été reconstruit au début du XXe siècle. En 1999 et 2002, des travaux furent entrepris. Successivement, on restaura la voûte de la nef, les fenêtres, l'escalier de l'ancien hôpital, les menuiseries intérieures, les baies, les peintures et les vitraux de la nef.