Le prieuré Notre-Dame de Champdeniers apparaît dans les textes au début du 12e siècle, mais l'église est de fondation antérieure comme en témoigne son architecture, datée de la fin du 11e siècle. Le petit monastère est une dépendance de l'abbaye bénédictine de Maillezais puis, à partir du 17e siècle, de l'évêché de La Rochelle.
À la fin du 15e siècle, le chœur de l'église est reconstruit selon le style gothique flamboyant alors en vigueur à cette époque. L'église est également fortifiée au cours de ce siècle : aménagement d'un chemin de ronde en haut de la nef, percement d'archères-canonnières dans le pignon de la façade.
Dans le deuxième quart du 19e siècle, l'église, en mauvais état, est restaurée avant d'être classée sur la liste des monuments historiques en 1862.

L'église Notre-Dame est précédée d'un petit parvis situé en contrebas de la chaussée. Celui-ci est abrité par un auvent qui occulte une grande partie de la façade, notamment le portail et les deux arcades qui le flanquent.
La nef, aux murs édifiés en moellons, présente les caractéristiques des grands édifices du 11e siècle en Poitou. Ainsi, comme dans l'église de Saint-Savin ou à Notre-Dame la Grande à Poitiers, elle est divisée en trois vaisseaux : la partie centrale est couverte en berceau plein cintre et les collatéraux de voûtes d'arêtes. Les piliers sont composés de quatre demi-colonnes dont les chapiteaux portent majoritairement un décor sculpté. Les motifs, qui se détachent peu de la corbeille des chapiteaux, sont très variés : lions, personnages, feuillages stylisés, entrelacs...
Le sol ayant été surélevé, la nef semble aujourd'hui trapue (8,80 m de hauteur pour 11,50 m de longueur).

Le transept roman est modifié au moment de la reconstruction du chœur, à la fin du 15e siècle. La croisée du transept est notamment couverte d'une voûte d'ogives qui cache la coupole romane. Les travaux du 15e siècle ont également affecté la crypte édifiée sous le chœur roman. Cette dernière, qui compense la pente du terrain sur lequel l'église est construite, est couverte de voûtes d'arêtes retombant sur des colonnes monolithes. Elle est agrandie vers l'est à la fin du 15e siècle.

Le chœur gothique remplace l'ancien chœur roman. Le mur de chevet est ajouré d'une haute et large baie centrale qui éclaire l'église. Le chœur et les chapelles latérales sont couverts de voûtes d'ogives dont les clefs portent le blason de la famille de Rochechouart-Chandeniers.
Ce sanctuaire présente de grade similitudes architecturales avec celui de l'église de Javarzay à Chef-Boutonne (en Deux-Sèvres) édifié par François de Rochechouart vers 1515.

Photographies : © Région Poitou-Charentes, inventaire général du patrimoine culturel, C. Rome, 2009 et 2014.