De l’église romane originelle, en partie conservée, subsistent notamment les chapiteaux extérieurs des deux absidioles. Le chœur date également du XIIe siècle. Le clocher, les bas-côtés, la nef et la façade occidentale, édifiés quant à eux au XIXe siècle, sont l’œuvre de l’architecte Édouard Bonnore. À cette époque, E. Lardilley est le maire de la commune. L'intérieur a subi des modifications peut-être excessives, le chevet est néanmoins l'un des plus complets de la Gironde et il mérite d'être sauvegardé. Chaque travée du chevet comporte deux arcs jumeaux retombant sur un corbeau placé au centre de la travée. L’église est dotée d’un voûtement d’ogives, d’une flèche maçonnée. L’intérieur conserve des statues et sculptures polychromes ainsi qu’un bateau ex-voto suspendu au centre de la nef.
Une partie de l’église de Saint-Christoly-Médoc est inscrite en 1925 à l’inventaire des Monuments historiques.
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