Nommée "ecclesiam de Thervay", elle appartenait au chapitre de Saint-Jean sous la nomination du prébendier de Lapérouse.
L'église actuelle est à deux nefs, dont l'une était la propriété du seigneur. Sa construction paraît dater, du moins en partie, du commencement du XVIIe siècle ; elle fut réédifiée sur l'emplacement d'une ancienne chapelle, dont quelques restes sont incrustés dans les nouveaux murs, et notamment un petit bas-relief du XIIIe siècle représentant six des apôtres.
Une tombe, oeuvre de la Renaissance, presque entièrement cachée sous les bancs, se distingue par une composition pleine de talents, et l'exécution en demi-bosse dénote le ciseau d'un maître habile.
A droite, en entrant, un tableau représente Judith tenant la tête d'Holopherme, et, sur le second plan, un cardinal à genoux sur un prie-Dieu. Enfin, la sculpture sur bois d'un saint Martin partageant son manteau avec un pauvre, n'est pas sans mérite.
La station de pompage de Thervay a été inaugurée en 1967, après la formation du Syndicat des Eaux en 1959 regroupant les communes de Brans, Montmirey-la-Ville, Thervay, Dammartin, Moissey, Marpain, Peintre et Pointre, rapidement rejointes par Montmirey-le-Château, Champagney, Cléry, Brésilley et Offlanges.
L'eau est pompée dans la nappe phréatique entre 2 et 7 mètres de profondeur, traitée pour être réduite en fer et en manganèse, puis filtrée et distribuée dans les communes abonnées.
Thervay a sa propre distribution mais l'eau part également à Brésilley et Ougney. En cas de panne, une pompe du Syndicat des eaux du département voisin fournit de l'eau. Deux châteaux d'eau situés à Montmirey-le-Château et Dammartin Marpain sont aussi en liant avec la station de pompage, permettant ainsi de desservir pas moins de 18 communes en eau potable.
Cette fontaine constituée d’un bassin en pierre de grande dimension où « nagent » trois beaux cygnes en fonte, est alimentée par la fontaine du Colombier, qui prend sa source dans la forêt de la Serre. Les trois cygnes aux ailes relevées et versant l’eau ont été fondus aux forges de Baudin, près de Sellières. Ils sont surmontés d’une colonne en pierre sur laquelle repose un vase, lui-même en fonte. Elle date de 1834 et le maître d’œuvre fut M. Besand. Cette fontaine a été classée à l’Inventaire des Monuments Historiques en 1990, de même que le pavage.
Le Château de Balançon, bâti au XIIIe siècle par les sire de Thervay pour contrôler le pont de la rivière et le carrefour des routes vers Salins et la Saône, était au Moyen Âge l’un des plus imposants du comté de Bourgogne. Il appartint ensuite au Duc Philippe le Bon, ardent défenseur de la comtesse Marie de Bourgogne, ce qui lui valut en 1477 les représailles de Louis XI dont les troupes saccagèrent son Château de Balançon.