Élevée sur un ancien emplacement, l’église Saint-Pierre n’est pas orientée.

Dans le deuxième tome de son ouvrage « Églises de bourgs et de villages », Baudot livre une description :

«d’une petite église qu’[il a] été appelé à élever dans le département de la Nièvre. Ce petit édifice peut contenir six à sept cents personnes, il se compose d’une nef et de deux collatéraux enfermés sous un même comble couvert en tuiles; au droit des piles sont montés transversalement des pignons en maçonnerie remplaçant les fermes en charpente et permettant de soulager les poutres à l’aide de liens; la nef centrale est voûtée au moyen d’un berceau longitudinal en briques creuses; les collatéraux sont voûtés par une succession de petits berceaux tracés en segments et construits également en briques creuses; ces berceaux contrebutent celui de la nef principale. A droite, près du chœur, est placée la sacristie; à gauche, se trouve une chapelle destinée à une famille particulière qui a fait un don considérable pour la construction de l’église. Le clocher, placé sur la face principale, est de section barlongue; il pose au moyen d’encorbellements sur les deux massifs en maçonnerie qui contrebutent les archivoltes de la nef; à droite est réservé un espace pour les fonts baptismaux, à gauche sera disposé un escalier conduisant à la tribune et au clocher.»

Anatole de Baudot a conçu son projet dans un souci de rationalisme et d’économie selon la commande. Le plan est d’une grande simplicité, permettant une facilité de mise en œuvre. L’usage de la pierre de taille est limité autant que possible: le granit provient de carrières proches, à La Roche Murron et à la Comelle. La taille de ces pierres est complexe et a dicté la simplicité des moulures. Les murs sont en moellons et les voûtes en briques.

Un changement de plan a été fait par rapport au plan ci-dessous : la sacristie a été déplacée dans une extension. Une porte a également été percée dans le mur nord du chœur.

Étant donné la remarquable intégration des modifications dans le plan et la non-interruption des décors, il est vraisemblable que cela se soit fait au moment de la construction, bien que Baudot ait publié son idée originale dans « Églises de bourgs et de villages ».

La famille de Rivière, du château de Rivière, a financé l’installation d’une chapelle dans le transept sud, en face de celle de la Ferté Meun, et par conséquent la construction de la sacristie à l’emplacement actuel.

L’architecte Anatole de Baudot (1834-1915) a davantage enseigné et restauré que construit. Ce qui contribue à donner une valeur historique importante à l’église de Larochemillay. Il participe activement aux débats des dernières décennies du XIXe siècle sur la quête d’une nouvelle architecture.

Françoise Bercé le décrit comme le «type d’architecte ‘engagé’, libre penseur et rationaliste, qui croyait au progrès de la science et de la technique, appelant de ses vœux une architecture sociale et économique étroitement associée aux progrès de l’industrie.»

Élève de Viollet-le-Duc, Anatole de Baudot applique avec constance la doctrine de son dernier professeur, prônant le rationalisme et condamnant la copie et le pastiche, dans ses restaurations et ses constructions. Il remporte en 1865 le concours pour l’édification de l’église de Rambouillet, un édifice néo-gothique inspiré du XIIIe siècle. Viollet-le-Duc l’associe en outre à plusieurs restaurations, dont celles de l’église de la Madeleine de Montargis, à laquelle Baudot ajoute un beffroi néo-gothique en 1863, de la cathédrale Notre-Dame-de-l’Assomption à Clermont-Ferrand et de la chapelle de Vincennes dès 1867. Il le fait nommer cinq ans plus tard rapporteur au Comité des édifices diocésains, institution dont Baudot gravit tous les échelons jusqu’à devenir inspecteur des édifices diocésains. Il restaure une dizaine d’églises en Corrèze , dans le val de Loire et en Île-de-France.

Il entre en 1879 à la Commission des Monuments historiques. Jusqu’en 1892, date de la loi interdisant de cumuler les fonctions de membre de la Commission et celles d’architectes du service, il assure de nombreuses restaurations. Il renonce alors à de nouveaux chantiers de restauration. Baudot est nommé en 1887 à la chaire d’architecture française du Moyen Age et de la Renaissance.

Après Rambouillet, Anatole de Baudot travaille à deux projets d’églises : Saint-Pierre à Larochemillay et Saint-Justin de Levallois-Perret en 1869. La guerre entraîne l’abandon du second projet, pour se contenter d’un agrandissement dans le style médiéval. Il publie en revanche le premier dans le tome 2 de son ouvrage « Églises de bourgs et villages » signifiant ainsi son estime pour le projet de Larochemillay.

L’ église Saint Pierre s’éloigne du parti pris adopté à Rambouillet pour une construction plus dépouillée: Baudot se réapproprie certains éléments du vocabulaire architectural médiéval dans une relecture contemporaine adaptée au projet d’église de campagne à moindre coût.

Dans cette publication à vocation pratique, Baudot réaffirme ses théories architecturales: «en publiant ce recueil, nous n’avons jamais eu la pensée de fournir des modèles d’églises du moyen âge qui puissent être reproduits mais simplement de présenter des conceptions dont l’étude pouvait être utile.»

Baudot poursuit ses recherches avec le théâtre de Tulle où il expérimente le béton armé et le procédé Cottancin mais c’est à Saint-Jean-de-Montmartre qu’il exploite pleinement cette technique. En 1887, une chaire d’histoire de l’architecture française du Moyen Âge et de la Renaissance est confiée à Anatole de Baudot lors de la construction du Musée des monuments français dans le Palais du Trocadéro. C’est l’actuelle école de Chaillot, qui forme les architectes du patrimoine. En tant que membre de la Commission et des Beaux-arts, il est chargé de présenter un résumé de l’histoire monumentale de la France du Moyen Âge et de la Renaissance à l’exposition universelle de 1900.

Baudot met fin à sa carrière en 1914 et meurt l’année suivante.