La chiesa, esteticamente la più bella della Valle Versa, si trova isolata, su di una collina da cui si gode un bel panorama.
Per raggiungerla dalla Valle Versa bisogna salire verso Montechiaro, poi sulla destra in corrispondenza di una tripla curva vi è la strada inghiaiata che vi conduce, la quale è però poco dopo interdetta al transito, bisogna quindi lasciare l'auto ai bordi della strada asfaltata. 
La chiesa la si può già ammirare a mezza costa, distante circa 500 metri, anche di notte visto che è illuminata. Non è possibile visitarne l'interno se non contattando il Comune. Recentemente è stato abbellito l'esterno con la realizzazione di una piccola passeggiata, l'installazione di una fontana e di un tabellone con testi e foto sulla chiesa.
 

Nel 1159 veniva citato dal Barbarossa il fatto che la chiesa parrocchiale dell'abitato di Mairano, pur essendo vicinissima alla pieve di Pisenzana, dipendeva dal monastero della Torre Rossa di Asti, il quale a sua volta era alle dipendenze dell'abbazia di San Benigno di Fruttuaria.
Nel 1200 la fondazione di Montechiaro vide gli abitati di Mairano trasferirsi nel nuovo abitato.
Nel 1203 il priore di San Nazario partecipa ad un capitolo svolto nell'abbazia di Fruttuaria.
Nel 1247 il sacerdote della chiesa viene scomunicato per non  essersi presentato al vescovo di Asti.
Nel 1265 papa Clemente IV ne conferma la dipendenza dall'abbazia di Fruttuaria.
Nel 1345 nel registro della diocesi di Asti San Nazario è fuori dalla giurisdizione del vescovo astigiano dato che dipende da San Secondo dell'abbazia della Torre Rossa.
Nel 1585 la chiesa dei S.S. Nazario, Celso, Vittore ed Innocenzo era in cattive condizioni e vi si celebrava raramente.
Nel 1752 viene tolto il titolo di parrocchiale.
Nel 1838 è ancora in pessime condizioni.
Nel 1845 il vescovo di Asti, visto il cattivo stato dell'edificio, ordinò che non vi si celebrasse e che venisse restaurata.
Nel 1849 terminarono i lavori di restauro, iniziati due anni prima, che videro l'abbattimento e riedificazione parziale della chiesa. Per finanziare i restauri si ricorse ad una sottoscrizione ed a due lotterie. Durante questi lavori la sola facciata rimase originale, mentre la chiesa fu smontata per intero e le pietre vennero numerate per ricostruirla come in originale, però alla fine la chiesa risultò di minori dimensioni.
Nel 1909, 1929 e 1982 vengono compiuti lavori di restauro e di consolidamento delle fondamenta.

La pianta dell'edificio è rettangolare, con abside semicircolare; misura circa 11.5 metri di lunghezza per 6 di larghezza; il campanile a base quadrata con lati di poco più di 4 metri ha un'altezza di 20 metri circa.

La facciata è a capanna con fasce orizzontali alterne di pietra e laterizi, con coronamento ad archetti pensili appoggiati a mensoline decorate, più in alto una cornice scolpita. Nella parte centrale della facciata gli archetti si intrecciano.
Il portale con arco a tutto sesto ha la cornice con doppio motivo ornamentale: all'interno a cornucopie, all'esterno a denti di lupo, questo eseguito con un mosaico bicolore in pietra e laterizio. Sullo stipite destro della porta d'ingresso vi è una scultura di animale. 
Sopra l'arco del portale vi è una croce in laterizio, con in basso una cornice scolpita a fogliami ed ai fianchi due colonnine con capitelli.

La parete sud ha la muratura di blocchi squadrati d'arenaria intervallati orizzontalmente da sottili file di mattoni. Il coronamento è in pietra con archetti pensili poggianti su mensoline lavorate, con più in alto una cornice scolpita a doppio intreccio.
In questo fianco sono inserite tre monofore con arco a tutto sesto ricavato in un solo blocco di pietra. 
Quella a sinistra ha l'arco scolpito a motivo floreale che appoggia su due colonnine con capitelli.
La monofora centrale sulla accentuata strombatura ha il motivo a ferro di cavallo sia sull'arco che sui piedritti.
La terza monofora, la destra, ripete la prima ma è meno integra.

L'abside semicircolare è in mattoni e blocchi di pietra squadrata che si alternano formando giochi geometrici. Il coronamento presenta degli archetti pensili poggiati su mensoline in laterizio e sopra una cornice liscia in pietra. 
Si vedono tre monofore senza motivi ornamentali, con arco a tutto sesto ricavato in un monolite di roccia. Quella centrale è tamponata.

La muratura della parete nord è simile alla sud: blocchi squadrati di arenaria intervallati orizzontalmente da sottili file di mattoni. 
Il coronamento è in pietra con una cornice sorretta da mensoline scolpite una diversa dall'altra.
Vi è una sola monofora con arco a tutto sesto monoblocco scolpito con motivi geometrici e con un animale che si morde la coda.

L'interno ha subito vari restauri; l'abside conserva frammenti di affreschi ed una statua; l'altare decorato è in muratura. La parete interna della facciata è l'originale romanica.

Il campanile è a quattro piani, ha la muratura di arenaria, dal primo piano alternata a sottili fasce di laterizio.
Sul lato est a pianterreno vi è una porta d'ingresso con arco a tutto sesto.
Al secondo piano vi è una stretta monofora solo sui lati est ed ovest, appena sopra questa vi è una cornice con il motivo a scacchi che si ripete per tutto il perimetro del campanile. 
Al terzo vi è una bifora sui lati est, sud ed ovest, mentre su quello nord ve n'è rimasta solo una traccia. Le finestre sono tutte a doppio arco a tutto sesto retto centralmente da una colonna in mattoni. La bifora del lato sud ha un unico grande arco che raccorda in alto i due archetti, decorato nella ghiera e nell'intradosso con il motivo a denti di lupo come quello del portale della chiesa, mentre la bifora del lato nord ha lo stesso arco realizzato con conci alterni di pietra e mattoni e l'intradosso con il motivo a scacchi; alla destra della bifora sulla muratura è riproposto lo stesso motivo. La bifora del lato est ha gli archetti ricavati in due blocchi di pietra.
Al quarto piano vi è una bifora su ciascun lato, quella nord è raccordata da un arco a conci alterni di cotto e pietra. 
A partire dal secondo, fra un piano e l'altro vi è una cornice orizzontale realizzata in pietra e laterizio di archetti pensili, talvolta intrecciati, poggiati su mensoline scolpite e più sopra un nastro con motivo a denti di sega.