La Chiesa di S. Lucia è uno dei monumenti più importanti e affascinanti di Serra San Quirico. La prima menzione della stessa risale al 1276 e già nel 1289 era certamente affidata ai monaci Silvestrini. Nel corso dei secoli la chiesa fu sottoposta a diversi interventi fino a quando, nel 1650, fu distrutta da un terremoto. Fu in seguito ricostruita e riconsacrata nel 1726. Oggi si presenta come uno degli esempi meglio conservati di barocco nelle Marche: ad un'unica navata con sei cappelle laterali e ricca di decorazioni in dipinti, stucchi e rivestimenti lignei dorati.
Di particolare interesse artistico sono le cinque grandi tele raffiguranti le Scene della vita di Santa Lucia realizzate da Pasqualino Rossi, artista di origini vicentine e particolarmente attivo a Roma e nelle Marche dove realizzò un alto numero di opere, oggi conservate anche nelle chiese di Cagli e Fabriano. Il ciclo completo della Santa, collocato sull'altare maggiore e opera della piena maturità del pittore, fu commissionato dai padri Silvestrini. Le tele rappresentano l’opera più importante dell’artista nella quale è possibile cogliere i due aspetti più caratteristici del suo dipingere: la pittura di genere e la pittura sacra. Mirabile il dipinto raffigurante l'elemosina di Santa Lucia nel quale elementi tipici di vita quotidiana connotano di sapore popolare il sacro. Le lacerazioni delle tele che si osservano lungo le relative cornici ricordano il trafugamento fatto dai monaci per sottrarre le tele alla requisizione ordinata da Napoleone.
Il coro della chiesa, collocato nell’abside dietro l’altare principale, è per la maggior parte in radica di noce finemente lavorata, con specchi intarsiati a disegno. Nel coro si ammira anche un bel cantorino.
L’organo barocco della chiesa, risalente al 1676, è opera prestigiosa di Giuseppe Maria Testa. L'organo è posto in cantoria sopra la porta d’ingresso, entro una cassa lignea dal prospetto riccamente intagliato e dorato.
Adiacente alla chiesa vi è l’ex convento di Santa Lucia, ora polo museale del paese dove sono collocati la Cartoteca Storica Regionale delle Marche, il museo Premio Ermanno Casoli (arte contemporanea), la sede del Parco Naturale Regionale della Gola della Rossa e di Frasassi e il museo di Storia naturale del territorio.