Germigny-des-Prés est à l'origine une villa de l'évêque d'Orléans Théodulf, ami et conseiller de Charlemagne. Cet homme de pouvoir, missus dominicus, est également abbé du prestigieux monastère voisin de Fleury, aujourd'hui appelé Saint-Benoît-sur-Loire. Le prélat décide de se faire construire un oratoire privé dans sa demeure, qui est dédicacé un 3 janvier, peut-être en 806. Il est largement inspiré dans sa forme et son plan de la chapelle palatine d'Aix-la-Chapelle, capitale de l'Empire. Un concile s'y tient en l'an 843.

L'oratoire et la villa sont incendiés quelques années plus tard. Il semble difficile de détacher cet événement brutal des raids scandinaves, et particulièrement des sacs répétés commis dans la vallée de la Loire à compter de 853. Sans doute réaménagé au XIie siècle, il devient prieuré de l'abbaye de Fleury (1067), puis église paroissiale au XIIIe siècle. Il est remarqué par Mérimée et inscrit sur la fameuse liste (voir la liste ) des mille monuments à préserver, dressée en 1840. Il fait l'objet de restaurations aux XIXe et XXe siècles.

La nef de l'édifice a majoritairement été rebâtie au XIXe siècle, en épousant la structure de la nef d'époque gothique antérieure, dont il reste seulement quelques éléments.

L'ancien oratoire était établi sur un plan carré avec des absides sur chaque face, formant une sorte de trèfle. La partie ouest a été abattue dès la construction de la première nef. Mérimée a pour sa part détruit deux absidioles à l'est, lors de la restauration. Au centre s'élève une tour lanterne supportée par quatre massifs piliers carrés. On remarque la présence dans les parties hautes d'élégantes colonnades. Ces dispositions confèrent à l'ensemble une atmosphère particulièrement lumineuse. Le pilier sud-est porte l'inscription de dédicace, datée d'un 3 des nones de janvier. L'abside orientale abrite la pièce maîtresse : une mosaïque carolingienne représentant deux anges surveillant l'Arche de l'Alliance. Elle est composée de 130 000 morceaux de verre coloré et revêt un fort caractère byzantin. Au bas de cette mosaïque figure l'inscription suivante : " Vois ici et contemple l'Arche du Testament Divin. Devant ce spectacle, efforce-toi de toucher par tes prières le Maître du Tonnerre et ne manque pas, je te prie, d'associer Théodulf à tes vœux. " L'abside est cernée d'une belle rangée d'arcatures aveugles.