Un carrefour religieux et royal
Au XIIe siècle, les autorités ecclésiastiques décident que Montreuil devienne le chef lieu du doyenné de Chelles. Montreuil devient ainsi le centre d'un ensemble de plusieurs paroisses, régies par un curé-doyen. L'emplacement de Montreuil, situé entre l'abbaye de Saint-Denis, nécropole royale, et le château de Vincennes, l'une des résidences des rois de France au Moyen Âge située sur son territoire jusqu'au milieu du XVIIe siècle, lui offre une position de carrefour de la vie religieuse et royale. Notons que Pierre de Montreuil , architecte, participa à la construction de la basilique de Saint-Denis.
Sous le règne de Philippe Auguste (1165-1223), vers 1180, l'église Saint-Pierre-Saint-Paul est édifiée dans un style gothique primitif, succédant certainement à une église romane.
Des travaux d'agrandissement et d'embellissement sont menés successivement entre le XIIe et le XVe (le chœur évoquant celui de Notre-Dame de Paris, la partie centrale de la façade, la grande nef et les trois premières travées), puis entre le XVIe et le XVIIIe (les bas-côtés et les parties latérales de la façade, le collatéral où se trouvent les fonds baptismaux). La chapelle Sainte-Geneviève, partie la plus récente, est quant à elle réalisée au XIXe siècle. C'est au Moyen Âge que l'église devient une paroisse et sert notamment de lieu de culte à la famille royale, lorsque celle-ci se rend au château de Vincennes. Le roi Louis IX, connu sous le nom de Saint Louis (1214-1270) et sa mère Blanche de Castille (1188-1262) y venaient faire leurs dévotions, notamment à Pâques. Ils auraient séjourné dans une maison face à l'église, aujourd'hui disparue, surnommée l'Hôtel de la reine Blanche. Outre le fait que l'église paroissiale du château de Vincennes se situe à Montreuil, une autre relation existe entre ces deux lieux. Disposant de très nombreuses sources, le village de Montreuil a la charge d'alimenter en eau le château de Vincennes, dès 1360 et jusqu'à la révolution de 1789. En contrepartie, les Montreuillois sont exemptés d'impôts, de taille et de corvées. Ces privilèges contribuent au développement de Montreuil.
L'église Saint-Pierre- Saint-Paul est classée monument historique en mars 1913, à l'occasion du premier classement effectué en France en application de la loi du 31 décembre 1913 sur la protection des monuments historiques.