Le château, synonyme de l'autorité du seigneur est pour lui un moyen d'affirmer son indépendance. A la fin du X° et du début du XI° siècle, la faiblesse du pouvoir royal entraine le morcellement de l'autorité entre les mains des personnages locaux les plus puissants. On assiste alors à une prolifération des mottes féodales le long de certaines zones frontières, notamment entre Bourgogne et Comté. Ainsi, au sud de Dole, dans une zone n'excédant pas 50 km sur 25, près de 70 mottes participaient à la défense d'une frontière indécise.
C'est le cas de Chaussin dont la situation d'enclave bourguignonne en terre comtoise, en fait une position et un enjeu stratégique important. La motte féodale, toujours visible au sud du bourg et entourée de ses fossés d'enceinte, mesure de 40 à 50 mètres de diamètre pour une élévation d'une dizaine de mètres. On peut supposer qu'à l'origine il y eut au sommet de cette butte une construction en bois comme ce fut le cas en de nombreux endroits.
La date de construction d'un château en dur (briques et pierre) n'est pas connue mais les historiens s'accordent à la situer au début du XII° siècle. Nous ne savons rien de précis quant à l'aspect du château à cette époque. Il faut attendre la fin du XIV° siècle et les livres de comptes concernant les dépenses d'aménagement pour s'en faire une idée grâce aux travaux de recherche menés par M. Julien Lagalice dans le cadre de son mémoire de maîtrise "La châtellenie de Chaussin de 1385 à 1405*" : il apparait que le château était composé de trois tours, la plus grosse étant le donjon de trois étages, épaulée par deux tours plus petites servant de contreforts, comme cela apparait sur l'illustration du terrier de 1375. L'accès au château se faisait par un pont levis en bois dont l'entretien semble avoir été l'objet de soins attentifs, vraisemblablement un système à flèches avec des chaines. A proximité du pont levis se trouvait le magasin aux engins ou était rangés les canons et autres engins de projection. Ce magasin fit aussi l'objet de travaux conséquents afin que le matériel qui y était entreposé soit maintenu en bon état.
Le pont levis donne accès à la cour (basse cour) du château où se trouvent le puits avec une margelle en pierre et les bâtiments appartenant au châtelain : les étables, la volière et la grange qui étaient des constructions en bois où le seigneur stockait les recettes en nature de la châtellenie avant de les envoyer à Dijon. La Guerre de Cent Ans va nécessiter la remise en état du système défensif : en 1391/92 la grande tour sera rehaussée d'environ 2,50 mètres et une avancée réalisée à son sommet. Pour monter les murs de 6 pieds d'épaisseur, 240000 briques seront utilisées ; le sommet de la tour sera couvert de tuiles cornières ayant nécessité 1200 grands clous d'un demi pied de long. En 1405, une lanterne destinée à faciliter la surveillance de nuit est installée au sommet de cette tour. On ignore s'il existait un chemin de ronde. Quoi qu'il en soit, le château devait présenter un enjeu militaire important vu le soin apporté à son renforcement et les sommes considérables que l'on y consacre. La grande tour était composée de trois étages : le premier constituait le cellier et les caves où étaient entreposées les réserves alimentaires, le deuxième était à la fois la cuisine, la salle principale avec plusieurs cheminées et sans doute la chambre du seigneur ; quant au troisième, il correspondait aux greniers où l'on entreposait les blés du seigneur ; des chambres y étaient également aménagée (une cheminée y existe dès 1391). Entre le premier et le deuxième étage, la communication se faisait par une échelle, mais des escaliers à vis dans les deux tours latérales permettaient de passer plus commodément du deuxième au troisième. Des travaux de percement ou de réparation de fenêtres laissent à penser qu'à côté de l'aspect militaire, le souci d'un certain confort n'était pas oublié. Si les ducs de Bourgogne considéraient Chaussin comme une de leurs places fortes les plus importantes, ils n'y venaient quasiment jamais et en confiaient le commandement à des châtelains choisis dans les meilleures familles.
Au début du XVII° siècle, dans les possessions seigneuriales de Chaussin, il est mentionné "un château-fort, situé en dehors de l'enceinte de la ville au sud de l'église, composé du château proprement dit et d'un donjon, grosse tour carrée, d'une métairie et d'une vaste cour, le tout entouré de fossés et d'épaisses murailles en briques percées d'une porte avec pont-levis". En 1636, lors de la guerre entre la France et l'Espagne, Chaussin fut investi et sa population massacrée. Pendant plusieurs mois, une compagnie de Croates et d'Irlandais s'installa au château avant de le quitter à la demande des Dolois, non sans avoir mis hors d'usage le pont-levis. L'année suivante, Chaussin fut occupé et livré aux flammes. Une garnison de cinquante hommes sous les ordres du capitaine Cadet fut chargée de la garde du château avant d'abandonner les lieux. En 1637, Richelieu qui n'avait pas abandonné ses projets sur la Franche Comté chargea le Duc de Longue ville de la réduire. Le 1er juin 1638, il mit le siège devant le château de Chaussin dont la garnison, à nouveau aux ordres du capitaine Cadet tint deux jours "le second jour du mois de juin, le château de Chaussin fut pris après la brèche faite et ayant souffert quatre-vingt douze volées de canon de batterie portant trente cinq livres de balles. La brèche était fort large et donnait entrée à bon nombre des assiégeants. Les soldats qui défendaient le château se sont rendus à discrétion, auxquels aussitôt on a fait poser les armes et les a-t-on aussi resserrés dans une chambre dudit château sous bonne garde. Le capitaine qui commandait le dit château a été pendu et son sergent aussi sur ordre du Duc de Longueville qui est dans la place, sans autre fondement de sa condamnation, sinon qu'il avait opiniâtré mal à propos la défense contre une armée royale et en présence du dit Duc de Longueville." Les Français employèrent ensuite plusieurs jours à démanteler la forteresse. Les matériaux furent par la suite récupérés par les habitants, soit pour rebâtir les maisons, soit pour reconstruire leur église. Le château est mentionné dans le terrier de 1778 concernant les biens appartenant au seigneur : "... un château bâti en briques, restant aujourd'hui en une tour formant deux chambres basses, une chambre haute, des prisons et cachot ; avec le terrain où il se trouve construit, environné de toutes parts de fossés, si ce n'est une partie du côté de bize qui joint le cimetière et la rue, lequel terrain contient un journal, un tiers et un quart". Cette description, pour sommaire qu'elle soit, montre bien qu'entre la forteresse du XV° siècle et les vestiges du VXIII°, la différence est grande. Actuellement, même si la motte féodale et une partie de ses fossés sont toujours visibles, il ne reste rien du château.
Attenante à l'église, une chapelle dédiée Saint Nicolas était réservée à l'usage unique des sires de Chaussin. Au début du XV° siècle le Duc de Bourgogne, Jean sans Peur, alors seigneur du lieu s'y serait fait peindre à genoux. Cette chapelle qui fait actuellement office de sacristie est le seul vestige de l'église d'origine.
Jusqu'au début du XVII° siècle, l'église n'eut pas trop à souffrir des guerres incessantes que se livraient les Bourguignons, les Comtois, les Français ou les Espagnols. Mais en 1635, Richelieu déclara la guerre à l'Espagne et l'année suivante, la seigneurie de Chaussin fut ravagée et livrée aux flammes conformément aux directives du Parlement de Dole. Trois maisons et la chapelle Saint Nicolas en réchappèrent ; l'église fut entièrement détruite et sa grosse cloche transférée à Dole et suspendue triomphalement dans le clocher de la basilique. A partir de 1644, les Chaussinois entreprirent de reconstruire leur église en utilisant pour partie les matériaux provenant de la destruction du château en 1638 (la brique pour la nef et le choeur, la pierre pour le clocher). Les ressources financières étant minces malgré l'établissement d'un octroi, cette reconstruction s'étala sur plus d'un demi-siècle et si l'édifice fut consacré en 1700, il faudra attendre 1715 pour qu'il soit entièrement achevé et payé.
La nouvelle église pouvait s'enorgueillir de quelques belles pièces : une table de communion en fer forgé, une chaire sculptée, des orgues, des vitraux, une piéta et de magnifiques boiseries. Telle que nous pouvons la voir aujourd'hui, elle se compose d'une nef voûtée et d'un choeur flanqué à gauche d'une chapelle dédiée à saint Antoine et à droite d'une autre dédiée à la Vierge. Au sud, la chapelle Saint Nicolas transformée en sacristie est le dernier vestige de la construction antérieure. Le clocher est couronné d'une flèche octogonale couverte en ardoise.
Après plus de deux siècles de tranquillité, ce bâtiment devait à nouveau connaitre les vicissitudes de la guerre, puisque les 2 et 3 septembre 1944, il eut à subir un bombardement destructeur qui endommagea le clocher, le toit de la nef et ébranla sérieusement les fondations. Des travaux de consolidation provisoires furent réalisés après la guerre, mais dans les années qui suivirent, de nombreuses fissures apparurent, aggravées par les ondes de choc des "bangs" des avions de l'armée de l'air passant le mur du son. La sécurité des fidèles étant menacée, l'église fut fermée au culte par arrêté municipal du 26 juin 1962. Seul le choeur pouvait encore être utilisé encore qu'il se révélât bien exigu pour les grandes cérémonies qui se déroulaient alors ou à l'ancienne école libre, ou à la salle des fêtes, ou encore dehors lorsque le temps le permettait.
Les démarches administratives furent rapidement entreprises pour réaliser une consolidation totale et une reconstruction partielle de l'édifice. Commencés en novembre 1964, les travaux se terminèrent dans le courant de l'année suivante et en février 1967, les offices religieux furent à nouveau autorisés. Malheureusement, pendant les travaux, une partie de la voûte s'était effondrée, écrasant dans sa chute la superbe chaire en bois sculpté. La tribune située au-dessus de l'entrée principale dut être supprimée car sa structure était partiellement pourrie et les orgues déplacées dans la nef où les dalles de pierre, sous lesquelles étaient ensevelis plusieurs bourgeois ou notables de Chaussin, furent recouvertes d'une couche de ciment.
Par ailleurs, des statues et de nombreux tableaux (dont un superbe chemin de croix du XVIII° siècle) ne purent être remis en état ou réinstallés ce qui, ajouté au reste, a contribué à modifier considérablement l'aspect intérieur de l'église. Si elle a retrouvé sa solidité (la charpente a été renforcée en 2007) les nostalgiques regretteront qu'elle ait perdu une bonne part son cachet ancien. L'église est entourée d'espaces verts aménagés qui étaient autrefois l'ancien cimetière. Les dernières sépultures y furent relevées en 1967 et transférées dans le cimetière actuel crée en 1932.