Il semble que le véritable nom de l'église soit Sainte-Croix (église consacrée à l'exaltation de la Sainte-Croix), mais elle figure dans la base Mérimée sous le nom d'église Sainte-Agathe, à partir de quoi ce nom s'est répandu. Cette dénomination vient sans doute de la présence dans le narthex d'une peinture murale représentant le martyre de Sainte Agathe.
L'église fait aujourd'hui partie de la paroisse Saint-Nicolas sur Dore.
L'église Sainte-Croix faisait partie d'un prieuré clunisien.
L'édifice est classé au titre des monuments historiques en 1995.
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