Mal connue jusqu'alors, l'église de Cohons qui occupe vraisemblablement l'emplacement de l'ancien oratoire mérovingien du lieu, ne conserve de l'époque de sa reconstruction vers le milieu du XIIe siècle que les piliers carrés chanfreinés et massifs de la nef, supportant jusqu'en 1744 les arcs doubleaux d'une voûte primitive en berceau (disparue après cette date), alors que les collatéraux étaient planchetés. Un chapiteau travaillé au trépan visible en réemploi dans la Rue Candrée provenant très probablement de l'église, confirme cette datation, qu'appuie la présence du premier curé connu, Guichard, dès 1193.|Ravagée tout au long des guerres de la fin du Moyen-âge, le choeur a été refait en moellons très probablement au cours du XVe siècle sur croisées d'ogives, avec l'ensemble du transept aux bras peu saillants, et le portail dans le siècle suivant.|Mais le portail fut de nouveau réédifié dans le courant du XVIIe siècle en tour-porche (sans doute après les évènements de 1643), comme l'atteste son style classique, avec porte en plein-cintre surmontée par un entablement engagé que supportent deux colonnes toscanes posées sur dés, le tout surmonté par une vierge dans une niche moulurée encadrée par deux esses, qu'avait rapportée le curé Anatole Barrillot (1813-1817) après la Révolution. A gauche du portail, l'accès aux combles et aux cloches se fait par une tourelle extérieure hors-oeuvre conservée sans sa toiture d'origine, abritant un escalier à vis du XVIe siècle, qui pouvait jouxter un portail de la même époque dont proviennent probablement les linteaux vus précédemment.|Au XVIIIe siècle, l'ensemble de l'église subit de gros travaux, sous l'impulsion de l'architecte langrois Claude Forgeot, au service des chanoines. En 1744 dans la nef couverte de laves, les piliers, la voûte et la charpente sont déposés, puis les piliers sont remontés et la voûte remplacée par une autre en tuf local maçonnée en plein cintre, mais sans les arcs doubleaux ; de même, est refaite la voûte de la porte d'entrée dont les vantaux sont remplacés, les murs rejointoyés et la toiture du clocher en arciens refaite ; deux ans plus tard, les murs du choeur et ses contreforts extérieurs en petits moellons sont entièrement reconstruits en pierres de taille, la voûte étant seulement consolidée et reblanchie. Enfin en 1748, c'est toute la partie avant-choeur et l'arc triomphal qui sont reconstruits jusqu'à l'entrée des chapelles latérales, la voûte est réalisée en tuf et l'ensemble est blanchi. Ces travaux de reconstruction totale de l'église, confèrent à l'ensemble de l'édifice une grande harmonie.|Dans le choeur à chevet plat, l'autel majeur en stuc avec table d'autel en calcaire, est surmonté d'un tabernacle et d'une exposition en bois formée d'un assemblage de deux statuettes d'angelots, d'une gloire et d'une couronne formant dais. Le tout est encadré et surmonté par un retable monumental en stuc avec colonnettes encadrant la fenêtre axiale, que vient couronner une gloire sur fond de nuages parsemés de têtes d'angelots ailées. L'ensemble du XVIIIe siècle qui provient d'un atelier langrois, est classé depuis 1918.|Parmi les objets mobiliers, on voit de chaque côté de l'autel majeur une Vierge à l'enfant et un saint Didier sans attributs en bois polychrome du XVIIIe siècle, classées en 1918 ; on peut encore voir sur un pilier à droite dans la nef, une plaque de cuivre (49 x 36 cm) réalisée en mars 1748 par Jean (Baptiste) Gillot, Maître Fondeur à Langres, commémorant la fondation faite par Jean Drevon, marchand-libraire à Langres et Anne Diderot son épouse, de l'exposition et la bénédiction du Saint Sacrement le jour de la fête paroissiale de Cohons.|L'église de Cohons, desservie par les religieux du Chapitre de Langres qui percevaient seuls la dîme, vit défiler des chanoines prestigieux comme desservants de la paroisse : citons à titre d'exemple Guichard, doyen du Môge et premier curé connu de Cohons (en 1193) ; Christophe Roussat (1555-1575), oncle de Jehan Roussat maire de Langres ; Jean Thabourot archidiacre du Barrois et auteur de l'Orchesographie (en 1595) ; enfin Anatole Barillot, professeur puis directeur du grand séminaire de Langres (1813-1817). Jusqu'au XIXe siècle, Cohons avait pour annexe Percey-le-Pautel, qui venait enterrer ses défunts au cimetière par le « Chemin des morts » reliant les deux communes.
