La construction du nouveau Temple de La Sagne date des années 1521-1526.

Le bâtiment construit en style gothique, possède un choeur coiffé d'une superbe voûte à nervures multiples. Il s'inspire largement de l'Eglise franc-comtoise du Bizot (achevée vers 1513) et semble d'ailleurs être l'oeuvre du même architecte, Pierre Dard.

Le clocher que l'on a parfois qualifié de roman, doit en réalité être pratiquement contemporain de la nef. Celle-ci a été édifiée vers 1521-1526, ainsi que l'attestent deux clés de voûte sculptée.

Les fouilles menées dans le cadre de la campagne de restauration achevée en 1952 ont prouvé qu'un édifice plus modeste, dont on ignore l'époque de construction a occupé l'emplacement de l'Eglise actuelle.