Die Christianisierung begann in unserer Gegend vermutlich um die Mitte des siebten Jahrhunderts. Aus der Mitte der angelsächsischen Glaubensboten bestieg 745 der Heilige Willibald den Bischofsstuhl in Eichstätt.

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Das Patrozinium deutet auf eine frühe Kirchengründung hin. Nach einer zwischenzeitlich protestantischen Phase (1542 bis 1615/1620), bedingt durch den Bekenntniswechsel von Pfalzgraf Heinrich Otto von Neuburg, führte Wolfgang Wilhelm wieder das katholische Bekenntnis ein. Altisheim kam vom Landkapitel Donauwörth zum Landkapitel Burgheim. Im Jahre 1921 kehrte die Pfarrei Altisheim zum Dekanat Donauwörth zurück.

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Das früheste Bild des Kirchenbaus ist ein Holzschnitt, der einen Erdrutsch in Altisheim am 1. März 1567 dokumentiert. Er zeigt eine kleine Chorturmanlage mit einem von einem Zeltdach bekrönten Turm und einem kurzen Langhaus. Die Nachfolgekirche befand sich trotz zwischenzeitlicher Reparaturen in einem derart schlechten Bauzustand, dass im Jahre 1814 der obere Teil des Turms abgetragen und 1848 die Kirche abgebrochen werden musste.  1848/1849 erfolgte die Errichtung des heutigen Baus im Rundbogenstil. Dem Saalbau schließt sich auf der Westseite ein quadratischer Turm an.

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Der Innenraum besteht aus einem fünfachsigen gut belichteten Kirchenschiff und einem eingezogenen, nach Westen ausgerichteten fensterlosen Chor. An den beiden Chorflanken sind spätere Anbauten angebracht: im Süden die vordere Sakristei und im Norden ein kleiner Nebenraum mit einem Beichtstuhl. Die Ausmalung des Kircheninneren zieht sich über Decke und Wände und besteht aus einer in beigem Farbton gehaltenen geometrischen Felderung, teilweise mit Symbolmotiven. An der Decke befindet sich zentral auf rotem Grund das Lamm Gottes. Es ist umrahmt von den symbolisch dargestellten Evangelisten: Engel (Matthäus) – Adler (Johannes) – Stier (Lukas) – Löwe (Markus).

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Die Retabel des Hochaltars wurde 1861 geschaffen, der Unterbau ist neueren Ursprungs. Im Zentrum befindet sich ein Gemälde des Heiligen Willibald (Mitte 18. Jhd.), flankiert von zwei Putten sowie Schnitzbildwerken der Apostel Petrus (links) und Paulus (rechts – beide Ende 19. Jhd.). Die Seitenaltäre stammen aus der Zeit der Umgestaltung 1985: links eine Standfigur der Muttergottes (Ende 17. Jhd. mit umfangreichen späteren Überarbeitungen) – rechts eine Josefsfigur (Mitte 20. Jhd.). Die Weihe des schlichten Volksaltars erfolgte 1983.

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Auf der Nordseite des Chorraums befindet sich ein Gemälde des Malers Josef Carl Cogels „Joseph mit dem Jesusknaben“ (1821), an der Südseite eine Kreuzigungsdarstellung (Ende 17. Jhd.).  Die jeweils darunter stehenden kleineren barocken Statuetten aus der ersten Hälfte des 18. Jahrhunderts dürften die Bischofspatrone Ulrich (Bistum Augsburg) und Willibald (Bistum Eichstätt) darstellen. An der Nordseite des Kirchenschiffs ist eine geschnitzte Schmerzhafte Mutter Gottes (Erste Hälfte 19. Jhd.) zu sehen, an der Südseite eine Standfigur von Jesus (um 1900). Der Kreuzweg wurde um 1860/70 geschaffen. Im Westteil des Kirchenschiffes steht eine Madonnenfigur (um 1860/1870); darüber befinden sich Gedenktafeln an die Gefallenen und Vermissten der Napoleonischen Kriege, des Deutsch-Französischen Krieges 1870/71 und des Ersten Weltkrieges. Im östlichen Teil über dem Eingang befindet sich eine einfach gestaltete Empore aus Holz mit gemauertem Aufgang. Die dort befindliche Orgel wurde von der Oettinger Firma Steinmeyer entworfen und 1902 eingebaut.