L’église Saint-Sébastien de Champdieu est mentionnée pour la première fois en 1212, lorsqu’elle faisait déjà partie d’un prieuré dépendant de l’abbaye bénédictine de Manglieu (Puy-de-Dôme). Toutefois, on estime que la fondation du prieuré remonte aux IXᵉ-Xᵉ siècles.
On y vénérait les reliques du jeune martyr saint Domnin d’Avrillé, arrivées de Manglieu vers le milieu du XIIᵉ siècle et qui auraient contribué à la reconstruction de l’église. Au dernier quart du XIVᵉ siècle, en raison des dangers liés à la guerre de Cent Ans, l’église et le prieuré auraient été fortifiés, des travaux complétés et amplifiés aux XVᵉ et XVIᵉ siècles. En 1695, en raison de son déclin, le prieuré fut rattaché au séminaire Saint-Irénée de Lyon.
À la Révolution, le site fut vendu et passa entre des mains privées. En 1808 l’église retrouva le culte, tandis que les autres bâtiments passèrent plus tard dans le domaine public et furent restaurés. L’ensemble prioral comprend l’église et les bâtiments conventuels situés au nord. La majeure partie en est conservée, à l’exception des structures qui se trouvaient à l’est du cloître.
L’église est à trois nefs et précédée d’un porche surmonté d’un clocher ; elle possède un transept et trois absides en hémicycle. Sous la tête orientale se trouve une crypte de mêmes dimensions. L’intérieur conserve une remarquable série de chapiteaux. À l’extérieur, l’ensemble présente un aspect fortifié, marqué par les mâchicoulis et le rehaussement ultérieur des absides à des fins défensives. Les bâtiments prioraux ont été davantage transformés après leur adaptation en résidence à la Révolution.
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