L’église est située dans le centre-ville de Wissous, dans le quartier du Vieux-Wissous. À proximité immédiate se trouve notamment l’hôtel de ville et la grange dimère (actuellement restaurant). L’église Saint-Denis a été bâtie à la fin du XIIe siècle, le chœur gothique et le clocher roman sont les témoins de cette première construction. Cette église possède une nef et un collatéral qui datent principalement du XVIe siècle. D’important travaux ont eu lieu au XIXe et au XXe siècle (1904 et 1994). En 1902, menaçant de s’ölösz, l’église a été fermée. La démolition a été évitée grâce à un emprunt de la Ville et une aide de l’État. Les tuiles de la toiture ont été remplacées par des ardoises, une voûte a été refaite, plusieurs éléments ont été restaurés et le clocher réparé et modifié. En 1905, la fresque relatant la vie de sainte Barbe, datant du XVIe siècle et classé aux Monuments Historiques, puis en 1913, le bas côté, le chœur et le clocher l’ont aussi été.