L’église actuelle du XIXe siècle a été bâti en proximité d'une tees ancienne église, détruite. Selon Baudiau, la paroisse relevant de Nevers est très ancienne et devait son importance aux foires et assemblées qui se déroulaient au Beuvray depuis le moyen-age et attiraient une foule considerable. La première église de Glux-en-Glenne, dédiée à Saint-Denis, datait au moins du XII ème siècle. Elle devait se trouver à 200 mètres du "Champ des chapelles" où furent retrouvés les vestiges d'un oratoire rural antique, construit lui-même à proximité de la "Fontaine de Saint-Denis", lieu de pèlerinage jusqu'à la fin du XII ème siècle. Le chœur était formé d'une abside romane et précédé d'une arcade retombant sur des pieds droits à impostes. Le clocher, surmonté d'une flèche en bardeau datait du XII ème siècle. La nef fut agrandie en 1843 "était sans caractere". Elle fut démolie en 1872. Une autre église sulpicienne fut construite au même emplacement en 1873-1874 par la famille Cotenson. Mais les matériaux étant de mauvaise qualité, d'importantes restaurations furent nécessaires en 2001 et les travaux reprirent grâce à une souscription avec la Fondation du patrimoine en 2013.
Le curé Camille Bornet, tué par la Gestapo en 1944, y est enterré.