Au premier siècle de notre ère, Saint Nicaire, disciple de Saint Denis, résida dans la région pour évangéliser les habitants des bords de Seine à Conflans-Sainte-Honorine et à Mantes-la-Jolie en passant par Triel (Triellum en langue latine), prouvant l’origine de la commune.
L’église, commencée sous Saint Louis, au milieu du 13e siècle, s’élève sur les fondations d’un édifice cultuel plus ancien, ainsi que l’atteste la découverte de sarcophages mérovingiens. De cette construction primitive subsistent la nef et ses deux bas-côtés, le transept et les deux travées qui précèdent la montée au chœur.
La restauration entreprise au XVIème siècle avec la construction du chœur, au-dessus du "chemin du Roy" afin de laisser un passage pour les piétons, comme le prévoyaient les édits royaux, lui donne ce caractère original que l’on ne rencontre que dans deux autres églises en France seulement.
L’église de Triel comporte une crypte du 16e siècle d’un style très rare ce qui en fait sa principale originalité. On y accède par deux portes percées dans le souterrain qui passe sous l’église. La partie centrale de la crypte comporte, outre l’escalier à vis, une salle rectangulaire voûtée d’un berceau transversal divisé par deux arcs.
La verrière de la Dormition de la Vierge (baie 10) date du milieu du 16e siècle. La verrière fut offerte par les habitants du hameau de Cheverchemont, comme le rappelle cette inscription : « Les abitans de Cheverchemont ont faict cet[te] victre icy poser dieu les gard[e] de eternelle angoisse les foisant aveques luy reposer ».
Marie est étendue sur un grand lit à baldaquin, entourée des Douze Apôtres. L'idée exprimée par l'artiste est celle de l'absoute. Saint Pierre asperge le corps d'eau bénite avec le goupillon. Un Apôtre tient la croix processionnelle, tandis qu'un troisième tient un encensoir.
Au tympan, le couronnement de la Vierge.
La verrière de l'Adoration des Mages (baie 8), au sud du déambulatoire, porte la date de 1869 et le monogramme du vitrailliste V. Guilbert.
La verrière du repas chez Simon (baie 14) date du début du XVIe siècle. Jésus et les Apôtres sont attablées dans une grande salle dotée d'une architecture très riche. Au premier plan, Marie-Madeleine répand des parfums sur les pieds de Jésus. Plusieurs convives se pressent à l'extrémité de gauche sans prendre place, alors que des places restent libres à droite. Judas, reconnaissable à son vêtement jaune, semble isolé du reste de l'assemblée. l'Apôtre installé en face de lui détourne la tête et esquisse un geste de reproche en réaction à l'acte de prodigalité de Madeleine.
La verrière dite du baptême du Christ (baie 6) date de la seconde moitié du 16e siècle. Elle résulte, pour l'essentiel, d'une restauration antérieure à 1886.
registre supérieur : Jésus, les pieds plongés dans le Jourdain, est en train d'être baptisé par saint Jean-Baptiste qui reste sur la terre ferme. À gauche, deux anges assistent à la scène.
Registre inférieur : La décollation de saint Jean-Baptiste par l'épée d'un soldat, que l'on voit à gauche, tandis que Salomé approche de la droite et apporte une assiette pour recueillir sa tête.
La verrière de la Transfiguration (baie 4) date de la seconde moitié du 16e siècle.
En haut de la lancette médiane, le Christ, entouré de rayons étincelants, est contemplé avec amour par Dieu le Père qui figure au tympan, et déroule un phylactère avec les paroles suivantes : « Hic est filius [meus] dilectus, in quo... » (Mt 17,5). Aux côtés du Christ, Moïse et Élie sont installés sur des nuées.
Sur le registre inférieur, Pierre, Jacques et Jean contemplent le miracle. Pierre tient un phylactère contenant un extrait de l'Évangile : « Domine, bonu[m] est nos hic esse. Si vis, faciamus hic tria tabernacula, tibi unu[m], Moisi unu[m], et Eliæ unu[m] » (Mt 17,4)
La verrière de la Crucifixion (baie 100) date du milieu du 16e siècle. Elle présente deux mouchettes au tympan, où l'on voit le soleil et la lune. Jésus est attaché à la croix, qui est flanquée de deux arbres, et non des croix des deux larrons. Trois anges recueillent dans des calices le sang qui s'écoule de ses plaies aux mains et aux pieds. La Vierge, Marie- Madeleine (en bas) et saint Jean se tiennent près de lui pendant sa dernière épreuve.
La verrière de la deuxième travée du second bas-côté sud (baie 22) est elle aussi dédiée à la Crucifixion.
Au milieu, un soldat munie d'une hallebarde qui asséne à Jésus en croix le coup de grâce. Au pied de la croix, Marie, accompagnée par saint Jean et l'une des Saintes Femmes.
au tympan, trois soufflets représentent l'Agonie au jardin des Oliviers (en haut) ; la trahison de Judas, et saint Pierre coupant l'oreille de Malchus (à gauche) ; et le Christ aux injures, les yeux bandés
La verrière de la Résurrection est datable de 1574 grâce à une inscription sur la tranche du sépulcre. Le Christ glorieux sort du tombeau sur une nuée, brandissant un étendard. À sa vue, les soldats sont frappés de terreur et certains s'écroulent par terre ou se cachent les yeux.
En haut de la lancette de droite, l'on aperçoit également la silhouette d'un château, qui symbolise la ville de Jérusalem.
Au tympan, trois sujets de la Passion du Christ sont traités : la flagellation (en haut), le Couronnement d'épines (à gauche), et Jésus devant Ponce Pilate (à droite)
La verrière de l’Ecce homo (baie 13) date de l'an 1500 conformément à l'inscription « En l'an mil cinq cent » en bas du médaillon central de la lancette de gauche.
L'Ecce homo figure sur le soufflet, et des anges de vert vêtus dans les mouchettes.
Au registre médian figurent saint Jean- Baptiste portant l'Agnus Dei sur le livre aux sept sceaux (à gauche) et saint Fiacre avec sa bêche et un livre ouvert. La scène au milieu, difficilement lisible, représenterait saint Hubert à genoux devant le cerf.
« Le livre de Saint Jacques » nous a transmis le récit de 22 miracles effectués par Saint Jacques lui-même. Le plus célèbre est celui du Pendu dépendu.
Une famille de pèlerins, père, mère et fils, sur le chemin de Compostelle, s’arrête pour une nuit à Santo-Domingo où l’on vénère saint Dominique de la Calzada. A l’auberge, le fils refuse les avances d’une employée de la maison qui, vexée, décide de se venger. Elle glisse dans la besace du jeune homme une coupe et un couvert d’argent et l’accuse de vol après le départ des trois pèlerins. Le fils est rattrapé, jugé, condamné à mort. Pendant ce temps, les parents ont poursuivi leur pèlerinage. A leur retour, voulant retrouver le corps de leur fils, ils le découvrent vivant, sous la potence, soutenu par saint Jacques en personne. Ils courent chez le juge, lui raconte cette histoire qui est une preuve de l’innocence de leur fils. Mais le juge ne les croit pas. Le magistrat était attablé et dégustait un coq rôti. Il dit : « Je vous croirais quand ce coq chantera ». Aussitôt le coq sort de la broche, saute sur la table et chante. Le juge, convaincu. Le jeune homme est immédiatement innocenté et la jeune fille est arrêtée.
La verrière dite de saint Nicolas date du milieu du 16e siècle. Comme l'indique le fragment d'une inscription, elle fut offerte par Mathurin Le Bailli et son épouse.
Au tympan, un donateur agenouillé.
Au centre : C'est à tort qu'Eugène Lefèvre-Pontalis a rattaché es scènes à la vie de saint Nicolas. Ils relatent en réalité des épisodes de la vie de saint Mathurin, le patron du donateur.
- à gauche, saint Mathurin, appelé à Rome par l'empereur Maximien Hercule pour exorciser sa fille Théodora devenue folle, est représenté tonsuré, et accompagné de deux hauts prélats. Il chasse du corps de la fille le démon, qui s'échappe au milieu d'un nuage de fumée.
- à droite, Polycarpe, évêque de Sens, qui avait ordonné prêtre Mathurin. Accompagné de saint Mathurin, nimbé et de bleu vêtu, Mathurin baptise les parents de Polycarpe, comme l'indique cette légende :
« Après qu'il eust receu batesme qui les fist par son prouesme feist tant que père et mère recevoir de batesme le caracther »
en bas à gauche, Nicolas, encore enfant, debout dans un bassin, est entouré de femmes qui s'apprêtent à la laver. Au-dessus, Nicolas, déjà évêque, frappe à la porte d'une maison en apportant une bourse. Dans la maison, un vieil homme est alité. Il s'agit de l'épisode des trois pucelles : « Saint Nicolas apporte une bourse. Le lendemain matin la bourse est trouvée par la jeune fille, qui se hâte d'annoncer cette bonne nouvelle à son père. C'est à cette scène qu'appartient la légende mentionnée vers le bas : « Sainct Nicolas vray serviteur de dieu d'honnestes ge[n]s ayma[n]s et craigna[n]s dieu consacré fut evesque de myrhée a so[n] troppeau mo[n]stra chose approuvée ».
À droite, Nicolas voyage sur un bateau en détresse, et le sauve par ses prières, tandis qu'au premier plan, sur la terre ferme, un homme tire un naufragé de la mer.
La verrière de Thomas Mercier (baie 7) est datée de 1557.
Registre supérieur : Saint Roch guéri par un ange et accompagné de son fidèle chien qui lui apporta du pain, la Charité de Saint-Martin, Saint Nicolas en tenue épiscopale, avec à ses pieds, un saloir contenant les trois enfants tués par un boucher qu'il a ramené à la vie.
Registre inférieur : le martyr de saint Sébastien.