A igreja de Saint-Pierre de Montmartre é o único edifício restante da abadia real de Montmartre e é uma das mais antigas de Paris, tendo sido consagrada em 1147 pelo Papa Eugène III. Em 1923, foi classificada como monumento histórico.
No local havia uma igreja merovíngia do século VII construida sobre as fundações de um templo romano dedicado ao deus Marte, que deu nome ao bairro. O topônimo latino Mons Martis.(Monte de Marte) evoluiu no período Merovíngio para Montmartre.
Essa igreja foi pilhada pelos Normandos em 855 e reconstruída em 944. São Dionísio (saint Denis) decidiu transferir a paróquia para outra igreja e, em 1133, a antiga igreja merovíngia, em ruínas, foi comprada pelo Rei Louis VI. Então foi iniciada a construção de um novo edifício para integrar a abadia beneditina fundada por sua mulher, a rainha Adèle de Savoie. Por mais de seis séculos a igreja serviu à paróquia e ao convento.
A obra seguiu o modelo românico da Idade Média, com três alas e um transepto. A fachada data do século XVII e as portas de bronze são de 1980, de autoria de T. Gismondi. A nave, românica, tem o teto em arco e dos lados há duas alas que foram criadas em 1765 (norte) e em 1838 (sul). Os vitrais são do século XX.
O coro também é de estilo românico e possui uma das primeiras abóbadas com arcos ogivais de Paris, de cerca de 1150. A abside foi reconstruída no fim do século XII. Atrás do altar está o túmulo de Adèle de Savoie, rainha da França e fundadora da abadia. Em 1611, a cripta de Saint-Denis foi descoberta sob a capela do Martyrium. Até 1906 uma divisória (iconostase) separava o coro do resto da igreja.
Os mais impressionantes destaques arquitetônicos da igreja são as quatro colunas de mármore do periodo romano, que haviam pertencido ao templo do deus Marte, e cinco capiteis coríntios remanecentes da igreja merovíngia do século VII.
O cemitério adjacente à igreja, cimetière du Calvaire, criado em 1688, raramente está aberto para visitas. Abriga as sepulturas do navegador Louis Bougainville (1729-1811) e a do escultor Pigalle (1714-85). Ao lado há um jardim, o Jardin du Calvaire, fechado para o público, que contém uma Via Crucis criada para o Cardeal de Richelieu. Nessa igreja foi fundada no dia 15 de agosto de 1534 a Companhia de Jesus,a ordem dos jesuitasm, por Inãcio de Loyola (Íñigo López de Loyola) e um grupo de estudantes da Universidade de Paris.