Traditionnellement considérée comme reconstruite en 1647, l'église de Mellionnec date cependant de la fin du 15e siècle ou du début du 16e siècle, ce dont témoignent entre autres, la base de la nef et du chœur, le clocher, le porche, la base de la chapelle nord, les enfeux : les blasons conservés des seigneurs prééminenciers mettent en évidence le rôle fondateur et de mécène de la famille de Boutteville dans l'édifice d'origine. Leur armes en alliance avec une famille pour l'instant non identifiée sont les mêmes qu'à la chapelle de la Trinité, indiquant une date d'édification contemporaine.
L'église est cependant fortement modifiée en 1647, date portée, dans le style de la Contre-Réforme alors en usage ; il est assez difficile de discerner exactement les changements intervenus : les parties hautes de l'édifice sont reprises (adjonction d'une corniche à modillons dans la nef et le chœur, modification de nombreuses fenêtres et ouverture d'oculi dans le chœur, le bras sud, reprise de la très belle porte ouest qui contraste avec le reste de l'élévation ouest. Dans cette configuration, on soulignera le rôle majeur alors joué par le clergé, ici le recteur L. Coguic (dont le nom figure deux fois), accompagné des habitants, l'église étant l’émanation de la richesse du territoire. D'un volume modeste, l'église à nef unique montre dans le bras sud, un étagement des baies typiquement lié à la Contre-Réforme, probablement destiné à éclairer un ancien retable disparu.
La sacristie à étage est caractéristique du Morbihan, dont Mellionnec est limitrophe, et qui de plus appartenait avant la Révolution à l'ancien diocèse de Vannes. Dans le mur sud à l'étage, est remployée une série d'arcatures qui provient sans doute de l'ossuaire disparu. (C. Toscer)
Recteur de Mellionnec en 1647.