Charmey est érigée en paroisse séparée de la paroisse-mère de Broc en 1228. En 1453, l’évêque de Lausanne visite une église délabrée. Restaurée, rebâtie en 1567 avec cinq autels, l’église est dotée de son clocher-porche en 1673 avant une nouvelle reconstruction en 1738 qui lui confère son aspect baroque actuel, hormis le chœur agrandi en 1938.  

Louis Veuillot dans ses fameux Pèlerinages en Suisse (1896, 22^e éd. 2016) s’enthousiasmait au spectacle de l’église de Charmey. Perchée sur l’éperon abritant à la fois le château du 13^e siècle (dernières ruines visibles au début du 20^e siècle) et le lieu de culte, l’église forme avec les Gastlosen en arrière-fond un paysage célébré par de nombreux peintres.

Dédié au patron de la paroisse saint Laurent, le maître-autel en marbre de La Roche est achevé avec les deux autels latéraux en 1883. La remarquable chaire et sa Vierge à l’Enfant de Claude Crolot, réalisée en 1661, vraisemblablement par l’atelier de Jean-François Reyff à Fribourg, est une des plus anciennes du canton. Sous chacun des tableaux des autels latéraux - saint Dominique, en hommage à la Valsainte, en adoration devant la Vierge et l’Enfant / saint Michel terrassant le dragon - figure un cartouche au nom de la donatrice Maria Chollet, fille d’un préfet de Farvagny, décédée en 1876. Des médaillons peints ornent la voûte, avec Saint-Laurent, l’Esprit-Saint et les Évangélistes en bustes. Aux verrières du chœur, saint Nicolas de Flüe, la Vierge de Fatima, le Sacré-Cœur et saint Canisius par le verrier Jules Schmid entre 1938 et 1944.

L’histoire de l’orgue a été reconstituée grâce aux recherches de l’organiste et musicologue fribourgeois François Seydoux. Le buffet d’une grande noblesse provient d’un instrument de l’abbaye cistercienne de Salem, près de Constance, déplacé dans la Stadtkirche de Winterthur en 1809, repris par Aloys Mooser en 1836 avec ses jeux des années 1770 dus au grand facteur allemand Karl Joseph Riepp. La paroisse de Charmey acquit l’instrument en 1845 et en confia l’adaptation à la tribune de l’église à Moritz Mooser, fils d’Aloys. L’orgue fut encore augmenté inadéquatement en 1898 et en 1907 puis finalement restauré par la manufacture zurichoise Kuhn à deux reprises (1947 et 1997) afin de lui redonner ses qualités originelles.

Au côté est, à l’extérieur, la chapelle dite « ancienne », fondée en 1501, avec les tombes des anciens curés et un ossuaire du 18^e siècle. En contre-bas, une grotte dédiée à Notre-Dame de Lourdes offerte par l’entrepreneur italien Albinati à la Belle époque, très prisée des touristes français, avec ses ex-voto.

En collaboration avec la commune de Val-de-Charmey