Seit seinen Anfängen - Erstnennung 1145 - gehörte Obernau zur Pfarrei St. Petrus in Remmingsheim. Für Gottesdienste in der Filiale Obernau stand eine Kapelle zur Verfügung, die 1331 erstmals erwähnt ist. Der Kirchenschatz von Remmingsheim und seiner Filiale Obernau ging 1420/21 an das Rottenburger Chorherrenstift St. Moriz. Dieses entschied 1467, dass die Kaplanei von Obernau von der Mutterpfarrei Remmingsheim gelöst und abgetrennt werden solle. Seitdem beauftragte das Stift jeweils einen seine Kapläne mit der Seelsorge in Obernau, meist in Personalunion mit dem benachbarten Niedernau. Von 1686 an betreuten nicht mehr Stiftkapläne, sondern vom Stift eingesetzte Weltpriester als Kapläne die Gemeinde. Dieser Zustand dauerte bis zur Aufhebung des Stifts St. Moriz 1806. 

Bis 1947 blieb die Pfarrei selbständig, ihr letzter eigener Pfarrer wurde 1926 investiert. Nach seinem Weggang 1947 wurde die Pfarrei von Niedernau aus mitversorgt, von 1977 bis 1996 in Personalunion mit Bieringen. Seit 1998 war die Pfarrei St. Moriz in Rottenburg wieder für die seelsorgerische und verwaltungsmäßige Betreuung der Obernauer Kirchengemeinde verantwortlich. Seit September 2015 gehört Obernau zur Seelsorgeeinheit Rottenburg. Der leitende Pfarrer hat seinen Sitz im Dompfarrhaus.