L'abbaye Saint-Melaine de Rennes possédait un prieuré à Saint-Gilles en 1152. L'église a été reconstruite dans la 2ème moitié du 15e siècle (sablières de la nef étaient datées 1487) . Le chœur et le transept sont refaits sous la direction de l'architecte Lagarde (ou de Lagarde) en 1837. Le clocher-porche de la limite du 18e siècle 19e siècle est achevé vers 1846 (date de demande de subvention pour la reconstruction de la porte principale) . Croix de cimetière de 1409 (date portée avec inscription).
(Jean-Yves Desdoigts, Pré-inventaire, 1975)
La première mention du prieuré de Saint-Gilles est faite au 12e siècle, dans le cartulaire de l'abbaye Saint-Melaine de Rennes. L'église avait gardé jusqu'au début du 19e siècle son abside romane, visible sur le cadastre de 1829. De cette époque subsiste une partie du mur nord de la nef en petit appareil cubique. La partie occidentale de la nef ainsi que la façade ouest avec son portail gothique et son pignon à crossettes et feuilles retournées datent de la fin du XVème siècle. La charpente était datée de 1497, une cuve baptismale de cette époque est également présente sous le porche de l'église. Le clocher de charpente incendié par la foudre en 1787 est alors remplacé par une tour porche latérale dont le chantier est interrompu à la Révolution et terminé en 1804. Le chœur ainsi que le transept sont entièrement reconstruits par l'architecte François de Lagarde en 1837. Le maître autel et son baldaquin ont disparu en 1963 lors de la restauration des intérieurs pour se conformer à la réforme du concile Vatican II.
Le prieuré, aujourd’hui disparu, était situé au nord de l’église. Le bâtiment encore visible sur le cadastre ancien de 1829 fut détruit lors des travaux d’agrandissement de l’église de 1837. Il s’agissait probablement de la première maison construite au bourg. Selon J.-Y. Eveillard, c’est à cette époque que le seigneur de Saint-Gilles fit don de terres à l’abbaye Saint-Melaine. Les moines en charge de la nouvelle paroisse construisirent alors une première église romane ainsi qu’un logis, le prieuré.
Photographe