La réputation de sainteté de Lautein, moine d’Autun qui fonda ici un petit monastère au VIe siècle, attira vite de nombreux disciples. Plus tard, sa châsse fit venir de nombreux pèlerins. D’abord concédé à Gigny, ce petit établissement rural monastique, occupé par un prieur et deux religieux, dépend ensuite de Baume-les-Messieurs dont les abbés, seigneurs de Saint-Lothain, résident dans la maison abbatiale près de l’église. Le prieuré est supprimé en 1770 et les bâtiments sont vendus en 1791. Il en reste quelques beaux vestiges du XVe siècle dans le village.
L’église romane est le seul vestige de l’occupation du XIe siècle. Sa crypte, au voûtement original, contient trois sarcophages dont celui de saint Lothain. Le clocher-porche actuel a été édifié en 1716.
L’église abrite un ensemble de sculptures de très belle facture des XVe, XVIe et XVIIe siècles.