La première église fut édifiée au tout début du XIIe siècle. De l'époque romane ne subsistent que le portail ouest, la partie inférieure des piliers, les quatre maîtres-piliers de la croisée du transept avec les arcades romanes. Le chœur gothique flamboyant, les déambulatoires et la nef nord, sont ajoutés vers 1466.

En 1517, la Chapelle du Rosaire, consacrée à la Vierge Marie, est ajoutée à l'extrémité du chœur ainsi que la barrière entourant le chœur et une quinzaine de verrières. Classé Monuments historiques.

En juin 1944, les bombardements américains causèrent de graves dégâts. Un vitrail, datant de 1955, évoque la libération de Carentan par la 101e Airborne.