La première église du Xème siècle a été rebâtie au XIIème dans un style roman puis agrandie au XVIIème siècle à l’emplacement de l’ancien cimetière transféré en 1833 suite à une épidémie de choléra. L’église se nommait alors « église de la Sainte Trinité ». Jusqu’en 1870 le clocher abritait deux cloches mais pour participer à l’effort de guerre, Étiolles se sépara de l’une d’entre elles. La cloche restante, « Louise-Elisabeth », est rejoint en 1972 par une cloche du couvent du Saulchoir nommée « Rose ».
À l’intérieur, plusieurs retables décorent l’église :
• Saint Vincent, patron des vignerons, et le baptême du Christ par Maillé de St Pris (XIXème).
• Malaan et son ânesse (XVIIème).
• St Pierre marchant sur les eaux, de Guido Reni.
• La rencontre du Christ et de Marie Madeleine offert par Napoléon III et l’Impératrice.
Les fonts baptismaux ovoïdes, retrouvés sous la chapelle Sainte Geneviève, sont du XIIIème siècle et la dalle funéraire est celle d’Adam Bazon (†1324) Certains membres de la famille Lenorman y sont inhumés. Le Bâton de la confrérie Saint-Vincent est à l’effigie de Saint-Vincent, patron des vignerons, couronné par deux anges.
Elle est inscrite à la liste des Monuments Historiques.