L’histoire de Larchant est étroitement liée à celle du Chapitre de Paris dès le début du XIe siècle. Larchant, situé dans le pays et comté de Gâtinais, est confié à l’église Notre-Dame de Paris, avec les « forêts, domaines, petits domaines, vignes, prés, terres cultes et incultes, avec l’église dédiée en l’honneur de saint Mathurin, et avec toutes ses dépendances » par Rainaud, évêque de Paris, pour obtenir le pardon des fautes commises par ses parents, « le Comte Bouchard et sa très estimée épouse Elisabeth ».
Le Chapitre de Notre-Dame allait donc jouer, en tant que seigneur de Larchant, un rôle primordial à Larchant jusqu’à la Révolution française, notamment par rapport à l’église de Larchant, dédiée à saint Mathurin et siège d’un très important pèlerinage. Au XIVe siècle, ce pèlerinage était si florissant que les chanoines estimèrent pourvoir distraire une partie des revenus de la paroisse pour subvenir aux besoins des clercs des matines de Notre-Dame de Paris. En 1334, la cure de Larchant fut unie à la mense capitulaire et ses revenus affectés à « l’office de la chambre », dont une des fonctions était de distribuer quotidiennement le pain aux chanoines et clercs qui assistaient aux offices de Notre-Dame. A Larchant, il n’y avait qu’un « vicaire amovible » (c’est-à-dire révocable par le Chapitre). Ce n’est qu’à partir de 1663 qu’un « vicaire perpétuel » fut nommé.
A la Révolution, les biens du Chapitre furent vendus et dispersés.

Lorsque le chapitre de Notre-Dame de Paris décida d'édifier une église à Larchant, dans le premier tiers du XIIe siècle, afin d'y accueillir la foule des pélerins, le plan primitif était en forme de croix. Il se composait à l'est d'une abside semi-circulaire et d'un chœur, ensuite d'un transept formant les deux bras de la croix, puis d'une nef rectangulaire, avec un porche d'entrée à l'ouest. Commencé en 1176, cet ensemble fut achevé dans le premier quart du XIIIe siècle. Ce plan fut complété par une tour-clocher monumentale, qui ne fut achevée qu'au début du XVe siècle. Dans la seconde moitié du XIIIe siècle, on ajouta une sacristie et une chapelle de la Vierge vers l'an 1300.

L'édifice actuel mesure 57 m de long (y compris la partie ruinée) et 34 m dans la partie couverte. Le transept mesure 29 m et le carré de ce transept est un carré presque parfait de 11 m de côté. La hauteur des voutes du chœur et de l'abside est de 18 m. La tour culmine à 50 m avec un rez-de-chaussée et trois étages, respectivement de 11, 8 et 20 m pour le dernier étage.

Très vite, la décision a été prise d'ajouter une tour au plan initial de l'édifice, sans doute pour faire face à l'afflux de pélerins. Les deux façades du nord et de l'est sont intactes. Celle de l'ouest est ruinée et celle du sud s'est effondrée en 1675. Le dernier étage, achevé au XVe siècle, présente toute la luxuriance du gothique flamboyant. La tour, qui était sans doute surmontée d'un toit démoli en 1664, est haute de 50 m. Ses murs ont 1,80 m d'épaisseur au sommet.