C'est l'abbaye Saint-Pierre de Montiéramey, propriétaire de la cité de Chaource depuis 880, qui finança la construction de cet édifice dès la fin du XIIe siècle, sous le règne du comte Thibaut IV de Champagne. Comme le veut la coutume, elle finance le chœur, les paroissiens ayant la charge de construire les chapelles et les autres parties de l'édifice qui ne verront le jour qu'au XVIe siècle, à la suite de l'épidémie de peste noire et de la guerre de Cent Ans.
Remplaçant sans doute une antique chapelle, l’église, dédiée à saint Jean-Baptiste depuis le XIVe siècle, comporte deux parties bien distinctes : le choeur du XIIIe siècle qui a une structure du type « halle » et la nef du XVIe au vaisseau central beaucoup plus élevé que les bas-côtés.

De style gothique avec un plan en croix latine, elle conserve une soixantaine de sculptures médiévales en faisant un véritable musée de la sculpture troyenne. Elle est notamment réputée pour sa « Mise au Tombeau » réalisée en 1515.

Les vitraux qui ont suivi la reconstruction de la nef ont beaucoup souffert, de phénomènes naturels, de vandalisme, mais aussi des bombardements de juin 1940. L’iconographie illustre les thèmes du Jugement dernier et de l’Apocalypse (d’après les gravures de Dürer) ainsi que celui de la Passion du Christ. Le culte des saints est concentré sur la vie de saint Sébastien, patron du donateur Sébastien David et de Saint Georges.