L’église a été construite vers 1530 par Antoinette de Rasse, châtelaine du lieu. L’édifice prend le vocable « Notre Dame de Lorette », en souvenir d’un pèlerinage en Italie à la Santa Casa de Lorette. Il est achevé en 1534.
Chapelle à l’origine de sa construction, sa façade regarde naturellement le château.Devenue église paroissiale après la Révolution, elle est classée Monuments Historiques en 1840. Commence alors une restauration anéantie par la première guerre mondiale qui laisse un bâtiment méconnaissable. En 1929-1934, le gros œuvre est restauré en briques roses avec ornements sculptés en pierre. En 1935-1938, le mobilier est refait.
La façade présente un subtil mélange de médiéval pour la structure et de Renaissance pour le décor. Le schéma haut pignon – roses - tours cylindriques reprend les compositions médiévales. Les ornements sculptés, le décor de la galerie et du portail sont influencés par les modèles italiens de la Renaissance. Médaillons, bustes, figurines d’anges, coquilles, monstres, feuillages… animent cette façade de manière très originale.
Le bâtiment est un édifice en forme de croix latine avec un large transept. La nef est recouverte par une voûte de briques avec clefs de voûte en pierre composées de trente blasons peints aux armes des châtelains de Tilloloy et de ceux de leurs épouses. Les hautes fenêtres aux remplages flamboyants et le système de voûte rappellent le gothique flamboyant.
A l’intérieur, chaire en chêne, ensemble funéraire, autel art-déco, gisants, piscine en pierre sculptée (dernier témoignage de l’époque de construction de l’église) constituent un ensemble étonnant qui ne vous fera pas regretter votre visite.
Enfin, les vitraux aux remplages flamboyants sont dus en majorité à Mathieu Bléville pour le XVIème siècle et à Jacques Gruber (1870-1936) pour les restaurations en 1934-1935. Ils représentent la vie de la Vierge.