Avant la fondation du castelnau, l'église paroissiale se trouvait dans la vallée de l'Arrats. L'ancienne église Sainte-Marie et Saint-Nicolas est attestée à l'intérieur du castrum en 1143 (Cartulaire noir de Sainte-Marie d'Auch, acte n°72). Il n'en subsiste plus que la tour qui lui servait de clocher et la chapelle Notre-Dame-de-Pitié. Le choeur de l'édifice a été démoli dans les années 1865-1870 lors de la construction de la nouvelle église paroissiale Sainte-Quitterie à l'emplacement de l'ancien château.
L'ancienne église est assez bien connue grâce à la description qu'en donne Justin Cénac-Moncaut en 1856 et à un projet de reconstruction datant de 1860. L'étude de la chapelle et du clocher toujours en élévation permettent de compléter ces données. La tour Saint-Nicolas semble remonter au 13e siècle. Elle a été remaniée à la fin du Moyen Age par le percement de deux portes au rez-de-chaussée et par l'accolement d'un portail de style flamboyant dans l'angle sud-ouest au 15e siècle. Elle a été à nouveau remaniée à plusieurs reprises et jusqu'au 19e siècle dans sa partie supérieure pour y aménager une chambre de cloches. La chapelle n'est pas datée avec précision, selon les auteurs la datation varie entre le 14e et le 16e siècle.
