Der heutige Kirchenbau entstand in den Jahren 1754 und 1755. Jede nachfolgende Generation veränderte etwas an der Kirche. Trotz allem blieb der Bau im Wesentlichen in seiner ursprünglichen Form erhalten.
Der Turm bildet in jeder Hinsicht eine Ausnahme. Er ist im unteren Teil der älteste und mit Glockengeschoss und Spitzhaube der jüngste Teil der Kirche. 1682 wurde der Turm unter Verwendung der alten Fundamente neu errichtet. Im Jahre 1863 erhielt er seine markante Form und Höhe. Das Turmkreuz von 1682 blieb bis zum heutigen Tag erhalten.
Die Pläne für den Bau stammen vom Rottweiler Baumeister Josef Feuerstein.
Feuerstein entwarf eine einschiffige, rechteckige Halle mit einem von dieser durch Stufen und gemauertem Chorbogen abgesetzten, verjüngten, vieleckigen und erhöhten Chorraum.
Baumeister war Franz Anton Singer aus Messkirch, der die Maurer-, Steinhauer- und Gipserarbeiten der Bruchsteinmauern ausführte.
Am 5. November 1755 konnte die neu erbaute Pfarrkirche mit Erlaubnis des Bischofs von Konstanz, Franz Konrad von Rodt, ab 1756 Kardinal, durch den Dekan des Landkapitels Wurmlingen und Pfarrer in Denkingen, Ferdinand Stöckl, benediziert und damit dem gottesdienstlichen Gebrauch übergeben werden. Die feierliche Kirchweihe fand erst am 3. Juli 1762 durch den Konstanzer Weihbischof Franz Karl Joseph Graf Fugger von Kirchberg und Weißenhorn statt.
Im 19. Jahrhundert war der Barockstil weitgehend als „Zopfstil“ verpönt. Das Ideal waren die romantisch verklärten Formen der Romanik und Gotik, die als Neuromanik und -gotik Einzug in die Gotteshäuser hielten. Die Malerei orientierte sich an historistischen Vorlagen. Im Jahr 1880/81 wurde auch die Nendinger Kirche einer massiven Veränderung unterzogen.
Der Rottenburger Kirchenmalermeister Carl Dehner (1846-1928), ausgebildet in der Rottenburger Kunstschule von Prof. Schwarz und in München, gestaltet mit seiner Werkstatt die Kirche grundlegend im Zeitgeschmack um. Dehner entwirft ein künstlerisches Gesamtkonzept, das nahezu alle Ausstattungsstücke der Kirche umfasst.
Die barocken Freskenmalereien, soweit vorhanden, werden ebenso wie die barocken Altarblätter nebst barocken Figuren, Kreuzen und Applikationen entfernt und ersetzt. Dekorationsmaler machen sich ans Werk und gestalten mit den verschiedensten Farben die ganze Kirche mit historistischem Dekor.
Im Winter 1933/34 kam es zu einer weiteren umfassenden und verändernden Renovation der Kirche bei der ihr barocker Charakter wieder hergestellt wurde. Die farbliche Gestaltung, die Fassungen der Figuren und Altäre wurde rebarockisiert. Die verloren geglaubten barocken Altarblätter wurden wiedergefunden. Die neu entstandenen Stukkaturen und Deckengemälde gaben dem Kirchenraum seinen barocken Charakter zurück. Der Wangener Kirchenmaler August Braun (1876-1956) malte das Hauptfresko im Schiff, sein Neffe Josef Braun (1903-1965) das Chorfresko.
Im Innern der Kirche herrscht ein freundlicher, nicht aufdringlicher barock–heiterer Stil vor. Die großen halbrunden Fenster mit Butzenscheiben lassen reichlich Licht in den Innenraum fluten. Der weiße Kalkanstrich, mit an der Decke dezent gesetzten rosa und grünen Akzentuierungen, verstärkt diesen Eindruck. Die ältesten Stuckarbeiten sind die Apostelmedaillons von 1756, die sich, farblich gefasst, rings an den Wänden des Kirchenschiffes und Chorraumes befinden.
Die ältesten und wertvollsten Kunstwerke der Kirche, Ende 15. Anfang 16. Jahrhundert, sind die Figuren der Hl. Verena und der Hl. Margareta im Chorraum. Beide sind von hoher Qualität und hervorragend restauriert. Vielleicht waren sie einmal Bestandteil eines alten gotischen Altars, der nachweislich aus Talheim erworben wurde.
Der Hochaltar schließt den Chorraum ab. Geschwungene Formen, ausladende Voluten, goldgefasste Kapitelle, Muscheln und Strahlen, Ranken und Putten, Pilaster und Gesimse geben dem in Holz gearbeiteten und marmorierend gefassten Altar sein Gepräge. Besonders beachtenswert ist das Kreuz über dem Tabernakel. Schöpfer des Hochaltars, der Skulpturen und des Altarkreuzes ist sicher Franz Anton Korb (1719-1780). Es handelt sich bei ihm um einen höchst qualitätvoll arbeitenden Künstler aus der Mühlheimer Künstlerfamilie Korb. Ein Einfluss des großen Josef Anton Feuchtmayer auf das Korbsche Werk kann nicht ausgeschlossen werden. Besonders markant sind die Gesichtszüge seiner Figuren. Sie ermöglichen eine Identifikation seiner bzw. der Werke seiner Werkstatt. Von Korb stammt auch das reich verzierte Vortragekreuz und ein in der Osterzeit auf dem Hochaltar aufgestellter Auferstehungschristus.
Das Hochaltarblatt stammt leider nicht mehr aus der Barockzeit, sondern ist ein Werk von Carl Dehner oder seiner Werkstatt aus Rottenburg/N. und wurde 1880/81 geschaffen. In strengem Nazarenerstil zeigt es die Kreuzigung Christi, Maria und Johannes und die weinenden Frauen. Darüber, vom gleichen Künstler, Melchisedeks Opfer und Abraham. In der linken Wandnische neben dem Hochaltar sind gute Silberarbeiten zu sehen. Es ist ein aus der ersten Hälfte des 18. Jh. stammendes Kreuz sowie Kanontafeln, die noch aus der Vorgängerkirche stammen könnten. Die silberne Ewiglichtampel auf der rechten Seite zeigt klassizistische Formen.
Die neugotischen Figuren im Chorraum, vom Bildhauer Franz Hofmeister aus Bad Waldsee 1880/81 geschaffen, stellen die Kirchenpatrone dar. Auf der linken Seite der Heilige Jakobus mit Pilgerstab und Muschel, auf der rechten Seite der Heilige Petrus mit Schlüssel. Volksaltar und Ambo wurden 1994 vom Bildhauer Wendelin Matt, Trossingen, in hellem italienischem Kalkstein in zurückhaltender Formsprache ausgeführt.
Das Deckengemälde im Chorraum zeigt die katholische Jugend die mit ihren Bannern Christus dem König huldigt. Auf dem Bild ist Nendingen gut zu erkennen. Die Ikonographie dieses Freskos ist zeitgeschichtlich als ein Manifest der katholischen Jugend gegen die Hitlerjugend zu verstehen.
Bestimmend im Kirchenschiff ist das Deckengemälde von August Braun. Erst auf den zweiten Blick kann man erkennen, dass es sich nicht um ein Originalbild aus dem 18. Jahrhundert handelt. Es zeigt in barocker Manier die Gründung der Nendinger Bruderschaft vom Allerheiligsten Altarsakrament.
Die beiden Seitenaltäre sind in die vorderen Ecken des Schiffes eingelassen und mindern so den Rechteckcharakter des Kirchenschiffes. Auch sie gehen auf die Erbauungszeit der Kirche zurück und ihre Weihe ist verbürgt. Vom Hochaltar unterscheiden sie sich nicht in ihrer Formsprache, sondern nur in ihre Größe und durch die mit korinthischen Kapitellen bekrönten Vollsäulen. Auf der linken Seite steht der Marienaltar, der wieder sein Originalblatt erhalten hat. Darauf ist Maria umgeben von Engeln auf einer Wolke schwebend, die Erde und den Mond unter ihren Füßen, als neue Eva dargestellt, die der höllischen Schlange den Kopf zertritt. Ein Engelchen trägt die marianische Blume, die Lilie. Das fehlende Jesuskind und der Maria überschattende Heilige Geist deuten auf die Verkündigung hin. Das Bild ist signiert von einem gewissen V. Matia Schilling, der es 1751 gemalt (pinxit) hat. Wer der Künstler war, ob er aus der Villinger Malersippe der Schilling stammte oder eher einer anderen Werkstatt zuzuordnen ist, wissen wir nicht. Über dem Marienbild sehen wir das Ölbild des Heiligen Josef. Die Marienstatue, Maria mit Zepter, Krone und Jesuskind, auf dem Marienaltar ist von guter Qualität und ebenfalls aus dem 18. Jh. Die Gesichtszüge deuten nicht auf Korb hin. Neben der Marienstatue stehen zwei barocke Silberleuchter.
Der Agathaaltar auf der rechten Seite des Schiffes hat den gleichen Aufbau wie der Marienaltar. Das Altarblatt, wiederum Öl auf Leinwand, ist stilistisch nicht Schilling zuzuordnen, es trägt keinerlei Signaturen. Hypothetisch können wir annehmen, dass es vom Cousin des Franz Anton Korb, vom Mühlheimer Johannes Baptist Korb (1722-1777) stammt, der Maler war und auch 1768 in Rechnungsbüchern der Pfarrei auftaucht.
Vor dem Marienaltar zum Chor hin hat der neugotische Taufstein von 1866 seinen Platz gefunden; daneben ist ein ebenfalls neugotischer Osterkerzenleuchter zu sehen. In der Wandnische der nördlichen Mauer steht auf einem Sockel die vom Nendinger Josef Berchtold (1878-1926) um 1900 geschaffene Pieta, davor ein moderner Bronzeleuchter von Wendelin Matt. Der gegenüberliegende stark restaurierte Beichtstuhl zeigt barocke Formen und Bestandteile.
Bestimmend zwischen Chorraum und Schiff ist die Kanzel und als Pendant dazu die Taufgruppe, beide von Franz Anton Korb. Von ihm sind weitere Figuren im Schiff zu finden: Auf der rechten, südlichen Seite wiederum eine Verena von Zurzach mit Ölgefäß und Palmzweig und näher zum Chor hin eine Heilige Mutter Anna Selbdritt (zu dritt). Die Mutter Anna trägt das Jesuskind auf ihrem rechten Arm, mit der linken Hand führt sie Maria ebenfalls als Kind. An der linken, nördlichen Schiffswand sehen wir eine mächtige Kreuzigungsgruppe: Maria und Johannes unter dem Kreuz. Wahrscheinlich gehörten die Figuren ursprünglich nicht zusammen. Das Kreuz wurde in jüngster Zeit restauriert und war, dem Zustand vor der Restaurierung zufolge, früher einmal im Freien platziert. Es ist aber eindeutig Korb zuzuschreiben. Überhaupt nicht geklärt ist, welche dieser Figuren im Schiff ursprünglich für die Nendinger Kirche geschaffen wurden oder ob sie erst nach dem Abbruch der in der Nähe befindlichen Wallfahrtskirche Maria Hilf auf dem Welschenberg, Anfang des 19. Jh., nach Nendingen kamen. Der Kreuzweg der Kirche stammt aus dem Jahr 1904; der Künstler ist unbekannt. Vermutlich wurde er nicht extra für die Kirche gemalt, sondern entstand in einer der zahllosen Kirchenmalerwerkstätten dieser Zeit. Gestiftet hat ihn die Mutter des damaligen Pfarrers.
Im Jahr 2011 erhält die Kirche eine neue Orgel mit 20 Registern gebaut, von der Orgelbauwerkstätte Jäger und Brommer in Waldkirch.
Im Turm hängen vier Glocken. Die tiefste ist die Christusglocke (c’ 1945 kg), die zweite, die Wetterglocke (e’ 984 kg), die dritte, die Marienglocke (g’ 689 kg), die vierte, die Petrus- und Jakobusglocke (a’ 463 kg). Die wertvollste von den vier Glocken ist die aus dem Jahre 1712 stammende Wetterglocke. Sie stammt aus der Glockengießerei Rosenlecher in Konstanz und hat alle Stürme der Zeit überstanden. Die übrigen drei Glocken wurden 1955 von F. X. Schilling in Heidelberg gegossen.
