Paimbœuf possède une paroisse depuis le XVIIIème siècle. Une ancienne chapelle, érigée à l'emplacement de l'église actuelle, fut malmenée pendant la Révolution.
L'église est construite entre 1877 et 1912. Elle reprend un projet d'architecture concernant l'Eglise du Sacré-Cœur de Montmartre à Paris, dans des dimensions plus modestes. Ce choix reflète les aspirations des bourgeois de Paimbœuf qui souhaitent une église digne de l'importance de la ville.
Son aspect est néo-byzantin car elle s'est inspirée du modèle de Sainte-Sophie à Constantinople, avec ses multitudes de détails lourds de symbolisme comme sa coupole, ses entrelacs, les couleurs, les absidioles, la disposition des vitraux.
La coupole grise vue de l'extérieur de l'édifice contraste avec la richesse des coloris dorés intérieurs.

Dans l'église, la demi-coupole du choeur représente la mort de Saint Louis, qui est le patron de la paroisse, sur les plages de Tunis, le 25 Août 1270.