L’édifice est souvent cité comme étant le premier à avoir utilisé le voûtement en ogive, il est parfois présenté comme le témoin de l’inexpérience, des tâtonnements, des maladresses et des hésitations des architectes d’alors. Les analyses mieux raisonnées d’historiens plus perspicaces montrent qu’il s’agit plus d’une fantaisie artistique décorative que d’une nécessité architecturale.

Bien que l’aspect actuel de l’abbatiale de Morienval montre une grande homogénéité, les parties qui la composent datent d’époques très différentes et son authenticité a été altérée par les nombreux remaniements dont elle a été l’objet au cours des temps. Voici le résumé chronologique des évènements.

Les fouilles entreprises au début du siècle dernier ont montré qu’il existait une église carolingienne à nef unique large de 10 mètres dont on ignore comment était agencé la partie orientale.

Vers 1000 / 1020 une tour est implantée dans la partie occidentale de la nef. Elle servira de base au clocher-porche que nous voyons aujourd’hui. Tout en conservant le nef carolingienne, une abside en hémicycle entourée de petits collatéraux et un transept muni de deux absidioles furent érigés. L’abside et les deux absidioles sont voûtées en cul-de-four, la partie droite du chœur et les petits collatéraux sont voûtés en berceau. Le transept est couvert par une charpente.

Vers la fin du XIème siècle une nouvelle nef est mise en chantier. Longue de trois travées, elle a 7,60 mètre de large et deux bas côtés de 3,90 mètres de large. Tout comme le transept elle est couverte d’une charpente ainsi que les collatéraux qui sont munis d’arcs diaphragme. Elle est raccordée au clocher porche qui reste saillant.

Au début du XIIème siècle le clocher-porche est surélevé de deux étages pour lui donner la configuration actuelle. Deux tours sont érigées sur les collatéraux du chevet mais la tour sud s’effondre. Durant cette campagne de reconstruction (1100/1115) le bas-côté nord est voûté en arête.

En 1125 l’abside, dont une partie s’est effondrée, est remplacée par l’hémicycle entouré d’un faux déambulatoire que l’on voit aujourd’hui. Ce couloir semi-circulaire très étroit (1,65 mètre), découpé en quatre travées, qui bute sur les tours du chevet et ne communique pas avec le transept n’offre absolument pas les fonctionnalités d’un déambulatoire. C’est une structure de soutien de l’abside pour renforcer son contrebutement fragilisé par la déclivité du terrain. Elle s’appuie sur de puissants contreforts extérieurs solidement ancrés dans le sol. Pour aérer ce mur d’enceinte et ce couloir, l’architecte lui a donné l’allure d’un déambulatoire en y installant des colonnes fasciculées et sculptées et de petites voûtes d’ogive, structurellement non nécessaires pour assurer la stabilité de l’ensemble.

Au XIIIème siècle l’absidiole du croisillon nord est démolie et une chapelle est construite à son extrémité.

Au XVIIème siècle deux travées sont ajoutés de part et d’autre du clocher-porche pour en faire une sorte de faux narthex et doter l’église d’une façade occidentale continue. La nef est couverte d’ogives. Les bas côté sud est repris en sous-œuvre. Le carré du transept est couvert d’une voûte en liernes et les croisillons sont couverts de voûtes en bois.

Au XIXème siècle et jusqu’en 1912 d’importants travaux de restauration sont entrepris par l’architecte Selmershein. L’absidiole nord qui avait été démolie est reconstruite, celle du sud est restaurée, le bas côté nord de la nef est reconstruit. Les fouilles menées de 1902 à 1907 ont permis de retrouver le plan de l’abside romane, les fondations de la nef carolingienne et sa liaison provisoire avec la tour occidentale.