Sainte-Mathie est une ancienne église dans les faubourgs de Sens. Elle est la plupart du temps fermée. Historiquement, dès le IXe siècle, un sanctuaire dédié à saint Didier fut érigé à cet endroit. Étant en dehors des remparts, il ne pouvait qu'être pillé et saccagé par l'ennemi quand celui-ci se présentait devant la petite cité. Abandonné pendant la guerre de Cent Ans, restauré à la fin du XVe siècle, rasé en 1567 pour dégager la vue devant d'éventuelles attaques huguenotes, le sanctuaire dédié à saint Didier fut reconstruit à partir de 1735 et achevé seulement en 1776. Quelques années plus tard, l'épiscopat sénonais prit conscience que les paroisses de la ville étaient trop nombreuses par rapport à la population. Des églises furent donc fermées. Saint-Didier subsista, tout comme l'église Saint-Savinien.
À la Révolution, le nombre de paroisses fut encore réduit. Cette fois, Saint-Didier fut sur la liste noire, mais échappa à la destruction parce qu'un club révolutionnaire, lié aux Jacobins de Paris, y avait pris ses quartiers. En 1814, les troupes d'invasion saccagèrent la ville. Encore une fois, sans doute grâce à l'énergie de son curé, l'église fut restaurée.
D'où vient le changement de dédicace? Saint-Didier possédait un autel consacré à la vierge troyenne sainte Mathie, vraisemblablement dès le XVIIe siècle. Au XIXe, un dévot zélé fit transporter la statue de la sainte sur le maître-autel, consacrant par-là la prééminence de Mathie sur Didier. Vers le milieu de ce même siècle, c'est un peu ce que les faits montraient : les Sénonais se réunissaient à Saint-Didier pour honorer Mathie. Le reste suivit et l'église changea de nom.