Affiliée au monastère parisien de Saint-Martin-des-Champs, sous protection des rois, l’église Saint-Pierre-Saint-Paul contribue au développement économique et social du village de Clamart. La base du clocher daterait de cette période.

Ruinée par la guerre de Cent Ans (1337 - 1453) et devenue trop exiguë, l’église est reconstruite en 1523 par l’évêque de Paris. Sa reconstruction témoigne du nouvel essor que connaît la localité après cette guerre. Le portail latéral, de style gothique flamboyant fait prévaloir les nervures ondoyantes, certains chapiteaux (la partie supérieure d’une colonne ou pilier) et une partie de la charpente datent de cette époque.

L’histoire de l’église, inscrite au titre des Monuments historiques depuis 1928, s’étale sur plusieurs centaines d’années. Au XVIIe siècle, on reconstruit les parties hautes du clocher et la façade occidentale en ordre toscan. On retrouve ce style architectural sur les colonnes aux chapiteaux fortement bombés et soulignés par un astragale (une moulure) lisse marquant la fin du fût, le tout dénué de décor. Menaçant de tomber en ruine, l’église est restaurée en 1715 sous Louis XIV. En 1866, on réhabilite la façade telle qu’on la connaît aujourd’hui, et les chapiteaux sont retaillés. Peu après la guerre de 1870 opposant la France à la Prusse, l’édifice, qui avait subi de graves dommages, se voit doté d’une nouvelle abside. Les transepts, la sacristie ainsi que la chapelle des catéchismes datent du XXe siècle. En 2015, de gros travaux de rénovation ont été réalisés pour redonner toute sa splendeur à l’intérieur de l’édifice.