L´église de Brain, en partie romane, a subi de grosses reprises au 15e siècle. De cette époque, on a conservé un ensemble d´entraits et de sablières moulurés et peints, ainsi que les fonts baptismaux en granite, à double cuve sculptée de feuillages.
Le chanoine Guillotin de Corson nous rappelle qu´au 17e siècle l´église abritait les autels du Rosaire, de Saint-Germain, Saint-Nicolas, Saint-Jean, Saint-Etienne et Saint-Armel. Tous ont disparu, de même que le jubé.
Du mobilier de l´ancienne église nous sont encore parvenus une statue en bois, achetée en 1811 par la fabrique et représentant une femme tenant une poire ; et surtout un groupe sculpté en terre cuite polychrome, daté de 1781 ; il rassemble six personnages de la Déploration du Christ et sa très belle qualité évoque la grande sculpture des retables de l'Ecole lavalloise dont de nombreux modèles ont transité par la Vilaine toute proche ; il était dans le cimetière jusqu´en 1889.
En 1855, le transfert du culte dans la chapelle de Ganedel, reconstruite et agrandie (c'est actuellement l´autre église paroissiale de la commune), entraîne pratiquement l´abandon de l´église du vieux bourg, dont les habitants obtiennent cependant le rétablissement d´une paroisse distincte de celle de la Chapelle Saint-Melaine, en 1875. Les principaux éléments du mobilier sont mis en place à partir de 1875 : maître-autel et autels secondaires, chaire à prêcher, stalles et lambris du choeur, confessionnaux du mur sud, le tout conçu dans un style assez sobre qui s´accorde avec l´architecture.
Il semble qu´une grande partie de ce mobilier, ainsi que les bancs et la bannière de procession de saint Melaine (1903), aient été commandés par la famille Argand, dont un membre, appartenant à la Société des Jésuites, est probablement à l´origine des deux statues posées contre le mur ouest de la nef : saint Stanislas Kotska et saint Jean Berchmanns sont en effet des exemples proposés par les Jésuites à la dévotion des fidèles. Le Père Argand offre la maîtresse-vitre, représentant saint Melaine évêque ; en 1889 pour l´autel sud, il commande au peintre Flandin la copie du tableau de William Bouguereau, conservé au musée de Strasbourg, la Vierge consolatrice ; la même année, Flandin peint la Mort de saint Joseph (au-dessus de la porte ouest) ; en 1899 pour l´autel nord, le même Flandin prend Georges Argand pour modèle de son portrait de saint Melaine.
Les verrières, posées en 1879 et 1886, sortent toutes de l´atelier des verriers rennais Lecomte et Colin.
Au début du 20e siècle, la décoration du choeur est confiée au peintre nantais Albert Baudry qui y décrit les principaux épisodes de la vie de saint Melaine sous forme de sept toiles, peintes entre 1924 et 1927. En 1926, il orne le mur est de deux dais en trompe-l´oeil, destinés à mettre en valeur les statues du Sacré Coeur et de Notre-Dame de Lourdes, de part et d´autre du maître-autel. En 1932 enfin, le chanoine du Halgouët lui commande un chemin de croix, toujours en place.
Lors de cette enquête, il n'a été ouvert aucun dossier sur les cloches, ni sur le décor sculpté porté. Par convention, on considère que l'église est orientée est-ouest ; les verrières sont numérotées impaires au nord, paires au sud, en commençant par l'est ; la verrière orientale (maîtresse-vitre) porte le numéro 0.
