Edifiée au début du 12e siècle, l'église de Varenne-l'Arconce comporte une nef principale à trois travées flanquée de deux bas-côtés, un transept fortement saillant et une abside en hémicycle précédée d'une travée de choeur. La nef communique avec les deux bas-côtés par de grandes arcades en cintre brisé.

La nef, les croisillons du transept et la travée de choeur sont voûtés en berceau brisé, tandis que les bas-côtés sont voûtés d'arêtes. Une coupole sur trompes domine la croisée du transept.

Le pourtour de l'abside, surmonté d'un cul-de-four, est orné par une série de cinq arcades en plein-cintre retombant sur des colonnettes à chapiteaux sculptés.

Cette église, dépourvue de fenêtres hautes au-dessus des grandes arcades, est dite à nef obscure. L'éclairage est donné par les fenêtres légérement ébrasées des bas-côtés, des bras du transept et du choeur. Les chapiteaux de la nef et de la croisée sont de facture assez fruste.

L'église offre un aspect extérieur robuste et trapu. Le portail central est surmonté d'un tympan non sculpté, encadré par une archivolte à plusieurs voussures formées de gros tores enveloppés par une rangée de billettes.

Au-dessus de portail, un second registre horizontal, délimité par deux corniches saillantes, est orné de fines colonnettes et de pilastres cannelés, encadrant une fenêtre centrale fortement ébrasée. Au troisième niveau, s'ouvre une nouvelle fenêtre ébrasée qui éclaire le comble.

Le clocher, de plan carré, se compose de deux étages de baies, surmontés d'un toit à quatre pans.

Au tympan du portail sud, on découvre une sculpture représentant l'agneau mystique.