L’église, dite Notre Dame des Ormeaux, a été construite à partir du 12ème siècle en un lieu qui bénéficiait de la protection du château. En réalité Notre Dame de l’Assomption, elle doit son « surnom » aux ormes qui ont longtemps abrité son voisinage. Modifiée et agrandie à plusieurs reprises du 14ème au 18ème siècle, elle comporte des parties de style roman et d’autres, gothique. Le clocher-tour carré, surmonté d’un campanile, construit avec les pierres de la porte Saint Sébastien qui donnait accès aux Aires, date de 1821. Gravement endommagé par les calvinistes en 1574, l’édifice, racheté par un particulier, échappe aux destructions de la Révolution. Notre Dame des Ormeaux a été consacrée par Monseigneur François de Miollis, évêque de Digne, le 26 juillet 1831.

On accède à la nef, à cinq travées voûtées en berceau, située en contre-bas de la rue, par un portail de style roman. Le chœur porte une croisée d’ogives gothique. Le percement des murs latéraux des chapelles médiévales de Sainte Catherine, de la confrérie de la Vierge, de Saint Sébastien confère à la nef de très harmonieuses proportions. L’aspect de ce vaisseau en plein cintre rompt avec l’austérité extérieure du bâtiment.
On peut admirer, à l’intérieur de l’édifice, une « Assomption » de Jacques Macadré, peintre dont la production a marqué l’histoire de l’art aixois, le Baptême de Notre Seigneur Jésus-Christ, œuvre d’Esprit Michel Gibelin, deux retables, la Sainte Famille et Saint-Sébastien.
On trouve également un buste-reliquaire de ce martyr, dont tout laisse à penser qu’il a été béni, à Gréoux, le 19 janvier 1719. Le cartouche de l’effigie a longtemps contenu de saintes reliques en ossements de Saint-Sébastien.
Les habitants du lieu se sont placés, depuis des temps immémoriaux, sous la protection du Saint qui passait pour prévenir des maladies contagieuses et en particulier la peste qui a frappé la Provence jusqu’au dix-huitième siècle. Son culte est célébré lors de la fête votive qui lui est consacrée le 21 janvier...".