L’église Saint-Denis, à clocher-porche, a été bâtie dans le style néo-classique d'après des plans de l'architecte Roch fils de 1824 à 1826 à l'emplacement de l'ancienne église romane. Ses chapelles abritent deux œuvres remarquables : un retable en pierre de 1528 (classé MH dès 1903) représentant le Christ et les Apôtres et une Vierge à l’Enfant bourguignonne (inscrite MH en 1979) de la fin du XVe. Fonts baptismaux du Moyen Âge, Vierge à l'Enfant en bois ciré du XVIIIe siècle. Une plaque du marbrier Albert Libeau (1893-1971), chef de l'atelier de restauration des marbres du musée du Louvre, avec Pietà sculptée d'après dessin du céramiste lugnisois Jacques-Gabriel Jeandet (1873-1945), est visible dans l'avant-nef en hommage aux Lugnisois morts en 1914-1918. Dans le collatéral nord, depuis 2016 : « L'Annonce de la Parole en Mâconnais », tableau de l'artiste Michel Bouillot (1929-2007) peint à Lugny dans les années 50. Également visible dans la nef (depuis 2018) : crucifix de Saint-Damien, inspiré de la croix peinte exposée en la basilique Sainte-Claire d’Assise, lui aussi peint à Lugny par Michel Bouillot.

La chapelle du hameau de Fissy, ancienne dépendance des bénédictins de Saint-Philibert de Tournus (citée pour la première fois en 1119), domine le vignoble, avec son clocher aux tuiles vernissées. Bien que partiellement rebâtie en 1823 (allongement de la nef et construction d’un clocher), cette chapelle placée sous le vocable de Notre-Dame-de-Pitié a gardé le plan et l’esprit du volume roman primitif. Son chœur voûté est du XIIe siècle et plusieurs pierres posées en opus spicatum (« en arêtes de poisson ») à la base du chevet rappellent l’ancienneté de l’édifice (appareillage utilisé avant l’an mil). Le chœur, qui a conservé une piscine liturgique typiquement gothique, est percé à l’est d’une baie voutée fortement ébrasée, qui surplombe l’autel et est ornée d’un vitrail créé en 2012 par le maître verrier Paul Duckert, formé à Taizé. De 2009 à 2013, la chapelle a fait l’objet d’une campagne de restauration (trois tranches), décidée par la commune et soutenue par l'association Lugny Patrimoine, avec l’aide de la Fondation du Patrimoine. À cette occasion, elle a retrouvé plusieurs éléments du mobilier dont elle disposait au début du XIXe siècle, qui ont été rénovés et sont rassemblés, pour l’essentiel, à l’intérieur du chœur (notamment deux tableaux, l'un représentant saint Étienne, martyr, et l'autre une Vierge à l'Enfant).