De l'église construite au 16e siècle, subsistent l'élévation ouest (à l'exception de la porte ouest pouvant dater du début du 17e siècle) et le clocher, la nef en totalité (sauf deux baies, au nord et au sud), une partie de la chapelle nord, une partie du porche sud et la base des murs de l'édifice, les enfeux de la chapelle nord, de la nef et du choeur, la crédence du choeur ainsi que de nombreux remplois. Des blasons écartelés en alliance sur chaque face de la flèche donnent l'identité des fondateurs prééminenciers, la famille de Boutteville, en alliance avec deux familles non identifiée, l'une portant à trois annelets, la seconde à une fasce. D'autres blasons figuraient sur la chapelle sud, mais, plus accessibles ils ont été buchés : l'un sur le mur sud sous une couronne ; le second sur le mur est circulaire entouré d'un collier d'ordre sous un heaume, tenu par deux lions très stylisés. Au-dessus des enfeux, en particulier celui du mur nord de la chapelle nord, figuraient aussi des blasons, mais tant les armes que le décor à choux frisés a été buché.

L'édifice est repris en 1647, date portée à l'angle nord-ouest de la chapelle nord, accompagnée de l'inscription "L.Coguic R(ecteu)r et des paroissiens de Mellionnec ont rebâti cette chapelle" ; cette date et le nom du recteur figurent également sur la chapelle sud.

De cette époque datent les parties hautes de la chapelle nord et sa toiture, la chapelle sud, l'extrémité à pan du chevet, et probablement le haut des murs de la nef et du choeur, d'après la corniche à modillons qui termine le vaisseau axial.

Sur la tour (élévation ouest), se voit encore la date de 1661, accompagnée d'un nom illisible.

La sacristie a été construite à la fin du 18e siècle en remployant en tant que fenêtre des éléments d'un ossuaire disparu.(C. Toscer)