Construite vers 1032 par le seigneur Hugues de Limeray, l'église saint Saturnin fut remaniée de nombreuses fois aux XII, XVI et XVIII siècles. La partie la plus ancienne concerne : « Une partie de la base du clocher, bâtie en petit appareil régulier, débris d'un clocher primitif reconstruit en appareil moyen au XI siècle. »
L'abbesse de l'abbaye de Moncé, Madeleine Dorat, refusant depuis 1690 de financer les réparations indispensables du clocher, celui-ci s'écroula le 10 décembre 1711 en détériorant gravement le chœur. Après plusieurs actions juridiques, « le Roy en son conseil tenu à Versailles le 16 jour d'avril 1715 » condamna les religieuses à payer sa reconstruction.Vers 1750, une galerie qui abritait le porche fut remplacée par un sorte de hangar.
La terrible crue de la Loire de 1856 envahit l'église et y produisit des dégâts importants : Dégradation des murs intérieurs et extérieurs, détrempage du sol et enfoncement du carrelage à l'emplacement d'anciennes caves ou sépultures, bouleversement du mobilier, bancs, stalles, autel et marches, augmentation considérable de l'humidité dans les murs.
Vers 1880 l'abbé Blaive transforma la galerie qui abritait le porche, en narthex où étaient réutilisées six colonnettes de marbre venant d'Amboise et un chapiteau roman apporté de l'abbaye de Moncé. Il fut démoli sous l'égide des monuments historiques en 1963 et la façade primitive restaurée en 1964.
La plupart des statues de l'église, dont plus de la moitié sont classées, proviennent des recherches et acquisitions de l'abbé Blaive, curé de Limeray de 1872 jusqu'à sa mort en 1898, amateur d'art et archéologue amateur, auteur de plusieurs communications à la société archéologique de Touraine. Il avait transformé l'église et le narthex en un petit musée hétéroclite dont seules les pièces essentielles ont été conservées. Il a par ailleurs rédigé en 1893 un manuscrit portant essentiellement sur la description de son église. Son frère Lucien était le propriétaire du Manoir d'Avisé.
Sous le christ en croix N°7 se trouve un ex-voto de marinier de Loire, gravé sur une ardoise. Il commémore le remariage de Philippe Véron avec Madeleine Diot. Les autels seraient ceux de la cathédrale d'Angers et les comètes celles de 1811 et 1814.
Vitraux
Les vitraux du XIX siècle ont été réalisés par l’atelier Lobin de Tours (1837) et l’atelier Charlemagne de Toulouse (1866). Les médaillons du XVI siècle, inclus dans les verrières de l'abside, proviennent de l'abbaye de Moncé.