L'église actuelle fut construite en 1865-1866 en remplacement d’une chapelle très ancienne désaffectée, dédiée à saint Gilles. Il fallut attendre que Saint-Gilles soit érigée en commune par décret impérial de l’empereur Napoléon III le 9 avril 1862.
Le 20 juin 1862, la municipalité fut organisée avec son premier maire et conseil municipal qui deux ans plus tard lancèrent une souscription pour acquérir les bâtiments Desmarets construits à l’origine par un trésorier du roi.
La mairie et l'école furent installées dans ces bâtiments et en 1866, les magasins faisant partie de l’acquisition, ceux-ci furent convertis en église et mis en état d’y célébrer le culte.
L'aspect de l'église est peu commun puisque ces magasins consistaient en une immense construction, bâtie très solidement sur une des plus belles caves des environs. Trois travées (cuveries) furent affectées à l’église, la quatrième (écurie) en sacristie et la cinquième (remise) en réserve puis en logement du desservant. L’évêque d’Autun écrit en 1901 au préfet que la cave pleine d’eau forme un véritable petit lac.
L’église ne possède donc ni abside, ni transept et n’est donc pas en forme de croix latine comme le veut la tradition. La commune dut attendre d’avoir les moyens de racheter les bâtiments, où sera construit le clocher-porche en 1889-1890 sur les plans de 1888 de l’architecte parisien François Dulac.
