On sait qu'une église existait à Sèvres vers 560. Une plaque en marbre à l'intérieur de l'église indique qu'elle a été fondée par Dagobert II en 675. Détruite par les Normands, elle est rebâtie vers 1200 en style roman.
De cette époque, il reste plusieurs voûtes et la base du clocher roman. Après la guerre de Cent Ans, l'édifice a été agrandi vers l'ouest de plusieurs travées, puis vers l'est d'un chœur semi-circulaire dont l'axe n'est pas dans l'alignement de la nef.
Les vitraux datent du XIXe siècle. Trois sont consacrés à Saint-Romain, patron des mariniers. On donne un large extrait de la verrière de Saint-Romain de Sèvres dans la galerie des vitraux.