Die Grundbausubstanz des Kirchturms geht wohl bis in das 12. Jahrhundert zurück. Die Eckbosse, die Steinquader des Kirchturms, stammen wohl aus einer von den „Herren von Lichtenau“ aufgegebenen Tiefburg in der Nähe Leimen‑St. Ilgens. Die Adelsfamilie Lichtenau hatte Besitztümer in Lichtenau, Nußloch, Maisbach und im Graubrunnen, ehe die Familie im Jahr 1259 Vogtei, Wald Leute und Zinsen sowie den beweglichen und unbeweglichen Besitz an den Nachbarn Pfalzgraf Ludwig II. verkaufte. Die Sakristei weist frühgotischen Formen auf.

Während des Holländischen Kriegs wurde das Langhaus 1674 von französischen Truppen niedergebrannt und in den folgenden Jahren im Barockstil wiederaufgebaut. Ab 1783 bzw. 1932 wurde die Kirche erweitert.

Aus dem Jahr 1788 stammt die Stumm-Orgel, ein für die Gemeinde Leimen bemerkenswert großzügiger Orgelbau mit damals 34 Registern. Diese wurde 1932, 1974, 1996 und 2019 modernisiert.

Die Kirchenteilung als Nachwirkung der Reformation
Mit der Kirchenteilung von 1705 ging die Mauritiuskirche an die Protestanten. Das Geläut der circa 1725 in der Nußlocher Straße erbauten kleinen, katholischen Kirche war nicht laut genug, um alle Gläubigen zum Gottesdienst zu rufen. Den Katholiken wurde das Recht zugestanden, die Glocken mitbenutzen zu dürfen. Der Schlüssel für den Glockenturm musste jedoch im evangelischen Pfarrhaus verbleiben, was zu Streitigkeiten zwischen den Konfessionen führte. 1789 wurde in den Kirchturm eine zweite Tür eingebracht, der Glockenstreit konnte aber erst beigelegt werden, nachdem die katholische Gemeinde ein eigenes Geläut erhalten hatte.

Die Kirchenglocken
Die älteste Glocke stammt aus dem Jahr 1470, eine weitere aus dem Jahr 1510. Die dritte Glocke wurde 1821 gegossen, als sich Reformierte und Lutheraner zu einer unierten Kirche zusammenschlossen. Die Tonlage dieser Glocke passte jedoch nicht zum Geläut und wurde daher verkauft. Im Jahr 1852 wurde eine passende dritte Glocke gegossen, diese wurde während des Ersten Weltkriegs eingeschmolzen. Sie wurde 1924 durch eine neue Glocke ersetzt, welche im Zweiten Weltkrieg ebenfalls eingeschmolzen wurde. Am 14. Juli 1951 erhielt die evangelische Kirchengemeinde wieder eine dritte Glocke.

Archäologische Funde aus dem 11. bis 14. Jahrhundert
1996 wurden im Areal der Mauritius-Kirche bei Grabungsarbeiten das älteste Grubenhaus Leimens, das auf das frühe 12. Jahrhundert datiert werden konnte, gefunden. Weiterhin konnten zwölf Gruben noch unbestimmter Nutzung, aus dem 11. bis 14. Jahrhundert entdeckt werden. Im Bereich der Mauritiuskirche konnten zudem 20 größere Befunde in Form von Steinkellern, Grubenhäusern, Planierungshorizonten und Vorrats-, Materialentnahme-, Pfosten- und Abfallgruben verzeichnet werden.

Die Traufe des Daches des Grubenhauses lag auf dem Boden auf, innenliegende Pfosten von 15-20 cm Durchmesser und etwa 1 m Abstand trugen das Dach. Im Inneren des Gebäudes wurden 90 Zentimeter des Erdbodens abgetragen, um Raum zu schaffen. Das Gebäude war 6,40 Meter lang und 4 Meter breit. Die Schmalseiten waren in Ost-/Westrichtung orientiert, der Eingang lag wahrscheinlich im Westen.

Bis in die Neuzeit war es bei abbruchreifen Gebäuden üblich, statt den Schutt abzuräumen, die Innenräume zu verfüllen und darüber neue Gebäude zu errichten. Bei den archäologischen Grabungsarbeiten im Jahr 1996 wurden die Verfüllung im Grubenhaus untersucht. Ein großer Anteil einzelner Schichten war mit Hüttenlehm und Holzkohle durchsetzt. Diese und ähnliche Funde auf einer Gesamtfläche von circa einem Hektar, unter anderem im nahe gelegenen Bereich des Turmgassencenters, lassen den Schluss zu, dass hier im frühen 13. Jahrhundert eine Feuersbrunst gewütet haben muss. In der Verfüllung fanden sich, neben den üblichen Keramikscherbenfunden und bemalter Importkeramik aus dem Raum Köln, eine bronzene Riemenzunge, Goldschmuck und Silbermünzen. Der Fund eines Spinnwirtels (ein Werkzeug zum Verspinnen von Fasern) aus weißem, feinen Ton und eines hochmittelalterlichen Glättsteins weisen auf die Herstellung von Textilien im hochmittelalterlichen Leimen hin. Frühere Funde in der Umgebung, wie Webgewichte und Spinnwirteln, legen ebenfalls nahe, dass hier im Hochmittelalter Textilherstellung betrieben wurde. Das Grubenhaus selbst wurde vermutlich als Webhaus genutzt. Bruchstücke eines großen Mühlsteins und mehrere Läufersteine von Handgetreidemühlen weisen auf das Vorhandensein von Mühlen hin. Bei den Grabungen kamen außerdem Gegenstände aus keltischer und römischer Zeit (siehe vorheriger Stadtbesichtigungspunkt „Römer in Leimen“) zum Vorschein.