L'affaire semblait bien engagée mais la construction de la nouvelle église fut retardée d'abord par la guerre de 1870, puis par la création de la Commune du Vésinet en 1876 qui faisait craindre une sensible "perte" de population (ce qui ne fut nullement le cas) , enfin par l'opposition du curé qui souhaitait que le nouveau lieu de culte soit construit à l'emplacement même de l'ancien.

C'est finalement en 1881 que commencèrent les travaux sous la direction de l'architecte Jean-François Delarue qui réalisa un édifice de style neo-gothique, comme cela se faisait à cette époque. Les travaux s'achevèrent en 1882, sauf l'érection du clocher qui ne sera totalement réalisée qu'en 1890 grâce à un legs du Vicomte de Wailly et à une souscription des fidèles.

Le 15 octobre 1882 l'église Saint-Léonard fut solennellement consacrée par l'évêque de Versailles. Mais Saint Martin ne fut pas pour autant oublié puisqu'une peinture murale, à droite de l'autel, le montre partageant son manteau et, sur le bas-côté droit, un vitrail porte d'ailleurs l'inscription "A nos deux patrons"...

L'abbé Philippe, alors curé, et l'architecte ont tous deux signé cette oeuvre : l'un apparaît sur le vitrail du Sacré Coeur, portant la nouvelle église en offrande,

tandis que l'autre, sur le vitrail de Saint François d'Assise, a tout simplement donné au saint ses propres traits, mettant de plus en ses mains une reproduction de l'édifice ...

L'église recèle plusieurs statues qui méritent mention :

• en fond de choeur, un Christ en croix et, à ses pieds, la Vierge Marie et Saint Jean, ensemble du XVIème siècle, complété par deux angelots datés de la même époque,

• un groupe sculpté en bois, probablement du XVIIème siècle, représentant Saint Joseph et l'Enfant Jésus,

• en bois également, une Vierge à l'enfant, tenant une pomme datée du XVIème siècle, et une autre Vierge au dessus des fonts baptismaux.

On y conserve de plus, un imposant lutrin, présent de la reine Anne d'Autriche à la paroisse de Croissy (que les descendants du peintre Poilpot, propriétaire de la vieille église, ont bien voulu restituer), le tabernacle du XVIIème siècle qui était autrefois dans la vieille église et la copie d'un tableau de Raphaël, la Vierge à la Chaise, peint par un élève d'Ingres.

L'église possède trois cloches.

La plus petite qui sonnait autrefois à l'ancienne église, y fut bénie en 1775, recevant pour prénoms Anne Madeleine Paul; la plus grosse, bénie en 1883 est dénommée Ernestine Mathilde Augustine et la moyenne, bénie en 1931, Antoinette Madeleine Marie.