El temple apareix documentat per primera vegada l'any 1037. Estava sota les ordres del Monestir de Sant Llorenç del Munt, que a la seva vegada depenia del de Sant Cugat del Vallès. Aquesta dependència va ser motiu de disputa en diverses ocasions amb el bisbat, fins que en 1322 l'abat de Sant Llorenç, Guillem de Santmartí, va comprar-la al bisbe per una important suma de diners. En 1562 van ser traslladats aquests drets mitjançant una butlla papal a l'església de Santa Maria del Pi de Barcelona, ja que la vida monacal en Sant Llorenç pràcticament havia desaparegut. A finals del segle XVIII es traslladà la seu parroquial al nou nucli de Castellar, situat a la vall i que havia crescut considerablement. A partir d'aquest moment el temple entra en desús i s'anirà degradant fins arribar a amenaçar ruïna.

El temple actual és la suma de diverses etapes constructives.

Les obres de restauració, que van començar l'any 1996, van permetre descobrir la capçalera romànica del segle XI. En els braços de l'actual creuer es poden veure les restes de dues cambres. La del costat dret té planta rectangular. Estava coberta amb una volta de canó. Té una obertura en el costat oest i sembla com si fos una cripta.

En el costat nord trobem una altra cambra, de planta quadrada, que podria correspondre a la base d'un antic campanar.

D'aquesta època també es conserva la part més occidental del temple. Són tres trams de la nau coberts amb volta de canó, reforçada per dos arcs torals.

Entre els segles XII i XIII es va reformar el temple, dotant-lo de l'aspecte que té en l'actualitat. Ens trobem amb un temple d'una sola nau acabada en un transsepte i un absis rectangular. Els murs est dels dos braços del transsepte van ser construïts a mode d'absis laterals.

Aquesta part del temple és més alta que la del segle XI i es va cobrir amb volta apuntada, que en alguns punts conserva fragments de pintura posterior.

Les finestres que il·luminen l'absis són de mig punt i de doble esqueixada.

Adossada al mur sud, junt al braç del creuer, s'alça la torre de campanar, edificada en el segle XVII.

Durant les excavacions arqueològiques portades a terme en els darrers anys, també es va trobar algunes sitges i tombes antropomorfes, algunes cobertes amb lloses, datades entre els segles IX i XII.