
L’église Saint-Denis a la forme de plan en croix latine avec deux chapelles latérales formant transept. Le clocher en charpente couvert d’ardoises est placé au-dessus de la première travée de l’édifice. Au-dessus du portail occidental, se trouve une petite niche abritant une statue de la Vierge couronnée.
L'Église est construite en pierre blanche, grisons et silex. Elle comporte une simple nef de 18m sur 9m. Elle daterait en partie du 17e siècle, mais la façade Est garde la trace d'une haute fenêtre ogivale qui elle serait du 15e siècle. La charpente est masquée par une voûte en plâtre.
Le maître-autel est surmonté d'un beau retable de bois. Au-dessus, un beau tableau représente le Christ en croix. Le tabernacle de bois est d'une grande richesse. A l'origine, il devait être polychrome. On trouve également de belles statues en bois du 18e siècle.
Le mobilier y est très riche et contemporain de l’église. Les pièces les plus intéressantes sont la poutre de gloire et son calvaire avec des anges adorateurs est des XVIIe et XVIIIe siècles, une belle Charité de Saint Martin du 15e siècle est en pierre polychrome, et un "Retour en Egypte" du 17e siècle qui retrace la retour en Palestine de la Sainte-Famille après la mort d’Hérode. La toile est montée sur un panneau provenant d'un ancien retable.
Côté évangile, Saint Denis, évêque de Paris et saint Patron de Ménil Hubert, tenant sa tête dans ses mains.
Côté épître, Saint Michel pointant sa lance sur le dragon qu'il piétine.
A droite du chœur s'ouvre la chapelle seigneuriale appelées plus communément "chapelle du château". Une plaque de marbre blanc portant le blason des La Palu, "constructeurs du château", porte une inscription qui leur rend hommage. Cette chapelle a accueilli le mobilier de l'ancienne église des Atelles. L'autel à retable de bois est surmonté par un tableau représentant Saint Martin en évêque auprès d'une église, peut-être celle des Atelles. A côté de ce dernier, une colonne supporte Saint Martin à cheval partageant son manteau avec un mendiant. Cette statue serait du 16e siècle.
Dans le chœur, une représentation de la "vierge recevant le corps de son fils crucifié", œuvre du châtelain Paul Valpinçon à qui est dû aussi le chemin de croix (1903).