L’ancienne église abbatiale des Saints Pierre et Paul est l’un des ensembles sacrés les plus anciens et les plus prestigieux de Suisse. Selon la tradition, la fondation du monastère remonte au Ve siècle et est attribuée aux saints Romain et Sulpicius.

Romainmôtier a connu une période de prospérité jusqu’au XVe siècle, date à laquelle, en 1536, la communauté locale se convertit à la Réforme et le monastère est supprimé. L’église actuelle a été construite au début du XIe siècle, sur un site qui abritait déjà deux sanctuaires antérieurs, datant respectivement du VIIe et du VIIIe siècle, et aurait été commandée par Saint-Odilon de Cluny. La basilique, de plan cruciforme, comporte trois nefs, conclues à l’origine par trois absides semi-circulaires. C’est un excellent exemple d’architecture bourguignonne, une sorte de copie réduite de l’abbaye de Cluny. À l’intérieur, on trouve un ambon décoré d’entrelacs et d’une inscription, tandis que dans le chœur, on peut admirer le gisant du prieur Henri de Siviriez (XIVe siècle) et le tombeau fragmentaire du prieur Jean de Seyssei, décédé en 1432. Par ailleurs, les stalles datent du 15e siècle.
En face de l’église se trouve la tour de l’horloge, construite au XIVe siècle, qui était autrefois la porte de l’enceinte qui protégeait les bâtiments du couvent. Certains de ces bâtiments sont encore debout, comme les dépendances et l’ancienne maison du prieur, transformée aux XVIe et XVIIe siècles en résidence des baillis bernois. À côté de la tour se trouve la maison du lieutenant Ballival, construite en 1684-85 pour Jean Pierre Roy, avec un toit typique de la région bernoise. La maison Glayre, construite au XVIe siècle pour André Tachet et transformée en 1762, est un autre exemple de l’architecture locale historique. Romainmôtier est également situé le long de la Via Francigena, l’ancienne route de pèlerinage qui reliait Canterbury à Rome, ce qui confère au village une valeur historique supplémentaire.