L'église de Bienville était le siège d'une cure à la collation de l'abbé de Saint-Urbain et à partir du 17e siècle elle fut unie à celle de Chamouilley.
L'église était autrefois sous le patronage de saint Michel. Elle est aujourd'hui sous l'invocation de sainte Menehould (ou sainte Menou) : ce nouveau vocable est attesté pour la première fois en 1715. La vita de cette sainte, rédigée au 14e siècle, indique en effet qu'elle aurait vécu à Bienville, et que ses reliques furent ensuite transférées à l'abbaye de Saint-Urbain vers la fin du 9e siècle.
L'édifice actuel fut consacré en 1557, comme l'indiquent à la fois la date portée sur une clef de voûte (bras nord du transept) et une inscription commémorative maintenant déposée en sacristie. Le commanditaire en était Claude Louis, chanoine official de Langres et natif du lieu. La consécration fut réalisée par Henri Clause, évêque de Châlons le 20 juillet 1623.
En 1884, l'architecte Tripy leva des plans pour établir un clocher-porche sur la façade occidentale. Pour ce faire, on rasa un porche qui se trouvait à cet emplacement. L'ancien clocher qui était posé à la croisée du transept ne fut abattu qu'en 1890.
La nef à trois vaisseaux de trois travées est suivie d'un transept saillant. Ce dernier est couvert de voûtes d'ogives à liernes et tiercerons. La nef est précédée d'une tour-porche couronnée d'une flèche en pierre. Les trois vaisseaux de la nef sont couverts par un toit unique.
Le choeur se compose d'une travée droite et d'une abside à trois pans couverte d'une voûte d'ogives à liernes et tiercerons.
Une armoire eucharistique, percée d'un occulus vers l'extérieur, est conservée dans le mur du chevet. La sacrisite est adossée au mur sud du choeur.
Deux escaliers desservent les combles. Le plus ancien accolé au mur ouest du bras nord du transept est désaffecté. Le plus récent est accolé au flanc sud de la tour du clocher et dessert la tribune.
La tour du clocher, les baies, le porche et les contreforts sont en pierre de taille et le reste de l'édifice en moellon avec chaîne en pierre de taille. La nef est couverte de tuile mécanique et les parties orientales de tuile plate.