En 810, Beatus, abbé de Honau, près de Strasbourg, fonda à Lautenbach un couvent. Le village de Lautenbach s'édifia ensuite autour du monastère. Les moines irlandais commencèrent à défricher la vallée sur les bords de la Lauch, puis à construire la première église sous le patronage de saint Michel. 
La collégiale fut entourée de maisons de l'époque puis fut reconstruite au XIIème siècle, après sa destruction en 1080 par les troupes de l'empereur Henri IV. Elle fut occupée par des chanoines augustins.
L'église de Lautenbach est un édifice d'architecture romane construite sur plan basilical en croix latine. La nef à trois vaisseaux, édifiée à la fin du XIème siècle, est la partie la plus ancienne.
Légèrement postérieur, le transept saillant est prolongé par la chapelle au nord-est et par le chœur, bâtis à la fin du XIIIème siècle.
Au nord l'abside a cédé la place à une sacristie du XIIIème siècle,
rectangulaire à voûtes d'arêtes surmontée de la chapelle dite 'des
archives".
Au milieu du XIIème, on construisit le massif occidental à la base duquel s'ouvre le porche. Toute la partie supérieure du massif occidental est le résultat de la restauration entreprise à partir de 1858, non terminé. Ce massif, d'une facture soignée avec parement en pierre de taille est décoré de bandes lombardes, composées horizontalement de frises d'arceaux et verticalement de lésènes.
Les murs de l'église, sur le bas côté, sont très anciens et pourraient dater du XIème siècle. Ce sont les vestiges de l'église primitive dont on trouve encore des pierres sculptées d'entrelacs et au sud, un linteau roman. 
L'église est dotée d'un clocher qui date de 1862 qui remplace celui du XVème siècle qui occupait la tour centrale gothique.
Le porche ou narthex est est la partie la plus remarquable de l'église. Il est surmonté d'une chapelle supérieure consacrée à saint Michel, qui donne sur la nef. Comme à Marmoutier, il s'ouvre sur trois arcades mais est ici profond de deux travées.
Cette disposition permet le développement d'une voûte d'ogives dont tous les éléments, arcs doubleaux et branches, ont la même forme.
Il date du XIIème siècle et tire sa réputation des formes élaborées et des proportions harmonieuses de l'ensemble. À gauche du porche, sculptée sur l'imposte, une frise se lit de l'intérieur vers l'extérieur.
Elle est sensée illustrer le péché de l'adultère et à droite l'homme en proie aux passions. À l'angle sud-ouest du porche on trouve des personnages qui attendent le jugement réservés aux pêcheurs. 
Le tympan, martelé à la révolution, comportait un Christ dans une mandorle entouré des saints patrons de l'église : saint Michel et saint Gangolphe (martyre de la fidélité conjugale). 
Sur le bras sud du transept on aperçoit encore les vestiges d'une abside démolie au cours du XVIIIème siècle. Dans le jardinet qui le remplace sont exposés des sarcophages romans découverts lors des fouilles aux pieds du chœur. On y distingue sur l'une des dalles mortuaires la gargouille à bonnet juif.
Le chœur à chevet plat, de style gothique, avec ses frises tréflés et ses hautes fenêtres à lancettes, date également du XIIIème siècle.
La nef s'ouvre sur les bas côtés par 6 grandes arcades qui retombent alternativement sur des piliers carrés et des colonnes. Nef et bas côtés ne sont pas voûtés mais couverts en charpente. Le deuxième niveau du massif occidental s'ouvrait à l'origine en tribune sur la nef avec une galerie d'arcades.
Alors que les murs du vaisseau sont en moellons recouverts d'un enduit, ceux du transept sont en pierre de taille, plus conformes aux pratiques en usage au XIIème siècle. les murs du fond des croisillons du transept sont percés de deux rangées de trois grandes baies en plein cintre.
La collégiale a subi au cours de son histoire plusieurs campagnes de restauration dont la plus récente entre 1989 et 2001 pour redorer les décors datant du XVIIème siècle. La restauration précédente en 1931 avait rendu à la nef ses colonnes et ses arcades romanes, recouvertes de stuc au cours du XVIIIème siècle pour les harmoniser avec le mobilier baroque. L'orgue classique des facteurs Toussaint de Westhoffen Date de 1772.
Devant la collégiale, on peut admirer les fameux tilleuls de Lautenbach dont l'un aurait été planté lors de la révolution française de 1848.
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