L’église dédiée à Saint-Hilaire est une église priorale dépendante de l’abbaye Saint-André de Villeneuve. Elle est citée en 1102 comme servant d’église paroissiale : ecclesia parochialis Sancti Hilarii de Viens.
À partir de 1630, l’église Saint-Hilaire est érigée en cure avec un vicaire-résidant nommé par l’évêque d’Apt. Le prieur a quant à lui la charge des trois « secondaires », c’est-à-dire Saint-Hilaire (église paroissiale), Saint-Jean (église disparue) et Saint-Ferréol (chapelle rurale). La chapellenie qui porte ce même vocable - Saint-Jean, Saint-Ferréol et Saint-Hilaire - fondée en 1659 a un titulaire nommé par l’évêque. Avant la fermeture des églises au culte à la Révolution, la paroisse était desservie en 1791 par un curé et trois vicaires.
Du fait du manque de repères historiques, l’archéologie permet de reconstituer les étapes de construction de cet édifice qualifié de composite et de révéler la complexité des remaniements dont il a fait l’objet. La découverte en 1969, sous le maître-autel baroque, d’un pilier monolithe en forme de cippe et la présence d’autres éléments architecturaux a permis d’attester de l’existence d’un édifice antérieur, datant de la fin du XIe siècle. Cet édifice initial n’est pas voûté. Lors d’une grande campagne de transformation, à la fin du 12e siècle ou au début du siècle suivant, on remplace la charpente par un couvrement voûté en berceau brisé. Cette étape nécessite alors une consolidation importante des murs porteurs dont l’épaisseur est considérablement renforcée par un chemisage extérieur côté nord et intérieur côté sud. La reconstruction de la façade occidentale dotée d’un portail (qui est remanié au XVIe siècle), la construction ou reconstruction, du petit bâtiment annexe qui comprend le clocher doivent être ajoutées à cette campagne.
Si l’observation confirme que le bâtiment roman (nef et clocher) est remanié au cours du Moyen Âge et au 17e siècle, les renseignements manquent toutefois sur le contexte des transformations dont l’église a été l’objet au cours de son histoire.
Néanmoins quelques rares informations sur divers travaux peuvent être évoquées. Ainsi Jean Barruol, dans son étude généalogique sur la famille Madon, nous apprend que le capitaine André Madon dans son testament de 1624, demande à être enterré sous l’autel de la Vierge qu’il a fait lui-même construire.
Bien que les procès-verbaux des visites pastorales ne donnent que peu d’indications sur l’état du bâtiment ou sur son mobilier, la visite du 10 mai 1686 nous informe néanmoins que « le clocher menaçait ruine nous avons ordonné que conformément à notre précédente ordonnance faite en visite il sera incessamment réparé ». Lors de cette même visite de 1686, au sujet du décor peint du sanctuaire et de la chapelle latérale Saint-Ferréol dont les murs et les voûtes sont peints en damas bleu « avons ordonné que la chapelle de damas bleu sera teinte en violet pour n’être pas de la couleur de l’église ».
Pendant la période révolutionnaire, l’église aurait été mise en sécurité par sa mise sous scellés (1793-1794 ?) « pour empêcher tous les dévastements qui pourraient s’y occasionner ».
En juillet 1795, plusieurs citoyens demandent à la municipalité un « rapport de l’état où se trouve l’église paroissiale » afin que soit exécutée la loi du 11 prairial an III (30 mai 1795) relative à la liberté des cultes. La mission est alors confiée à Antoine Vachier, maçon et à Jean Saurel, menuisier. Le rapport de visite du 6 brumaire an IV (28 octobre 1795), mentionne que la toiture de la sacristie « est tout en ruine » et après être entré dans la chapelle haute qui donne accès au clocher, remarquent qu’elle « est en mauvais état et a besoin d’une prompte réparation », ils notent aussi que « le couver de la grande nef a besoin d’être nettoyé y ayant quantité de cailloux et pierraille dessus ce qu’il luy porte préjudice ». Ils déclarent « en outre que tous les bancs des diverses confréries se trouvent tous dans l’enceinte de l’édifice et aussi le prie-Dieu de l’adoration ».
Au 19e siècle, les archives paroissiales nous renseignent sur les importantes réparations engagées dans la sacristie et le presbytère. Les délibérations du conseil de fabrique insistent aussi sur l’état de la voûte de l’église qui, en 1829, menace ruine. Cela est signalé par le curé qui déclare dans son courrier au diocèse d’Avignon que dans l’intérêt de la sécurité publique, l’exercice du culte ne pouvant « plus se faire dans l’église, la messe du dimanche est célébrée dans une salle de l’ancien château » tandis que la messe de semaine est « célébrée dans la petite nef qui se trouve au nord sous la cloche ».
Dans une transcription du courrier daté du 9 avril 1829 adressé par le maire de Viens au sous-préfet d’Apt, figurant dans le registre du conseil de fabrique, le maire insiste sur l’urgence des travaux et déclare : « l’architecte du département m’informe que la voûte de l’église de Viens menace ruine et qu’il faut nécessairement qu’elle s’écroule bien que l’époque de la chute soit incertaine… ».
Ce n'est qu’en 1852 que d’importants travaux seront réalisés dans l’église et en 1853 pour la réfection de la sacristie. On apprend aussi par le bulletin paroissial que les abords de l’église sont aménagés au début de l’année 1913. L’accès à la porte principal était jusque là fort incommode. On accédait en effet à la porte occidentale par un étroit passage aménagé entre la façade de l’église et un mur de restanque de plus de trois mètres environ, ce mur lui faisant face « cachait la porte et une partie de la façade ». Grâce à la cession de « deux morceaux de terre », « le mur et le terrain de plus de trois mètres de hauteur ont été enlevés et un escalier monumental composé de 25 marches de 3 mètres environ a pu être construit » et « le chemin qui descend du village à l’église a été agrandi, consolidé par une forte muraille et bordé d’un parapet ». Le 25 mai 1913, jour de la solennité de la Fête-Dieu « l’avenue grandiose » est inaugurée par la procession du Très-Saint-Sacrement.
Attachée de conservation au conseil départemental de Vaucluse.