L'église actuelle de Virey-le-Grand a été construite en remplacement d'une vieille église médiévale romane, dont le patron était Saint-Pierre-aux-Liens, devenue trop délabrée et exigüe pour accueillir les fidèles de toute la paroisse. Envisagée dès les années 1820, la reconstruction est entamée dans les années 1850, avec la destruction du clocher en 1851 pour l'érection d'une toute nouvelle église en 1859. L'architecte départemental, André Berthier, la fait édifier dans un style néo-roman. Le bâtiment, en croix latine, est achevé en 1860. L'église est consacrée à l'Immaculée Conception, comme le rappelle l'inscription sur le tympan (Deiparae Immaculatae) et la statue en bronze sur le parvis. Chose curieuse, le clocher-porche donne à l'est et, par conséquent, le choeur est "orienté" à l'ouest. Une nef de trois travées aboutit sur un transept saillant. Le maître-autel en pierre taillée est orné de deux anges adorateurs. Le chevet et son dôme sont richement peints. Certains vitraux ont été offerts par Antoine Benoit, juge à Chalon, résidant parfois au village. Son épouse, Marie-Joséphine Chandelux, parraine l'une des deux cloches.
