Cette petite église rurale, au vocable de Saint Maurice d’Agaune, remonte aux XIIIe-XIVe siècles, et fut remaniée plusieurs fois. Elle est composée d’une nef, d’une travée sous clocher, d’un chœur à fond plat et d’une chapelle flamboyante au sud, puis d’une sacristie ajoutée au nord de cette chapelle. Toujours bien entretenue par les habitants bénévoles, le bâtiment a bénéficié de nombreuses réparations. Toiture refaite en 1976, grand nettoyage en 1990. Après la création d’une association « les Amis du vieux Charrecey », rénovation de la nef et autres travaux faits en 1992. Plusieurs réparations : encore récemment en 2014, toitures, fenêtres. En 2015, rampe d’accessibilité latérale. Plaques de cheminées sur des sujets bibliques à l'intérieur de l'église.

L’église actuelle de Virey-le-Grand, de style néo-roman à trois nefs, construite en 1859, remplaça un édifice plus ancien au clocher remarquable. C’était l’un des plus beaux du diocèse, muni d’une tour carrée à deux étages de baies géminées en plein cintre. Elle était surmontée d’une flèche en pyramide de pierre à quatre rampants. Cette église ancienne avait été jugée trop exiguë et en trop mauvais état pour être réparée selon le rapport de 1852 de l’architecte Narjoux. Son clocher, devenu top dangereux, fut démoli en 1853. Charles-Louis Bandet (1815-1889), curé de Virey de 1856 à 1866, écrivain, a réalisé le projet de construction de l’église, consacrée à l’Immaculée Conception, dont le dogme a été proclamé en 1854. La nouvelle église de Virey-le-Grand a été construite en 1859 sur les plans de l’architecte André Berthier, révisés avec l’adjonction des communes de Fragnes, La Loyère, Lessard-le-Royal qui a conduit à allonger la nef d’une travée. Elle a été inaugurée en 1860 et les autels ont été consacrés en 1861.