L'église de Chamilly est placée sous le vocable de saint Pierre et saint Paul. Elle est inscrite en totalité à l'Inventaire Supplémentaire des Monuments Historiques depuis le 16 mai 1972. Construite au XIIe siècle, elle est orientée ouest-est. A l'origine la nef ne comportait pas de voûte, les arcs furent construits en plâtre au XVIIe ou XVIIIe siècle après surélévation des murs. La nef est séparée de l'abside en cul-de-four caractéristique du style roman, par le rétrécissement dû à l'épaisseur des piliers soutenant le clocher. Des passages entre ces piliers donnent l’accès, au nord à la chapelle seigneuriale, au sud aux fonts baptismaux.

L'église, placée sous le vocable de Saint Denis a connu trois étapes de construction : - le clocher, l'abside et la travée sous clocher de style roman constituent les parties les plus anciennes, du début du XIe au début du XIIIe. - la nef, avec sa voûte en berceau brisé, est d’époque gothique. - au XIXe siècle, on décide la construction de la sacristie (1821) et l'adjonction de bas-côtés (1845-1846).