Temple situat sota el castell de Cervelló. A principis del segle X era dedicada a la Santa Creu a Sant Esteve i Sant Dalmau. L'any 904 el comte Guifré Borrell, que residia en el castell, va cedir unes terres, dins les que es trobava l'església, a l'abat de Sant Cugat. Per la seva banda el bisbe de Barcelona va fer donació del temple al mateix abat. Malgrat això, el comte va voler mantenir la propietat sobre l'altar de Sant Esteve.

Anys més tard, en el 992 el comte Armengol va vendre el castell i les seves possessions a Ènnec Bonfill. Aquest va voler comprar al bisbe l'església, però l'abat de Sant Cugat no es volia desprendre de l'altar dedicat a la Santa Creu. Desprès d'algunes disputes, els senyors de Cervelló van aconseguir fer-se amb el domini del temple.

Es creu que quan els senyors de Cervelló van tenir el control total sobre el temple van decidir la construcció de l'actual església en ple segle XI. Durant els primers segles de la família Cervelló, aquesta va ser fidel a la Corona. A partir del segle XIII les coses van començar a canviar i es van revoltar en nombroses ocasions. En 1224 Jaume I arriba a les portes del castell de Cervelló i el va conquerir després de tretze dies de combat. És lògic pensar que l'església va patir nombrosos desperfectes a causa d'aquest setge. Per aquest motiu, en 1231 es tornà a consagrar el temple després d'haver estat reparat i va estar en funcionament fins l'any 1872 en que es construeix una nova parròquia en el nou nucli de Cervelló

El temple té una única nau coberta amb volta de canó reforçada per dos arcs torals.

Actualment el temple presenta una decoració barroca, realitzada en 1766 segons consta en una inscripció pintada en l'arc toral més occidental.

La capçalera actual està formada per un absis semicircular decorat externament amb motius llombards, és a dir un fris d'arcs cecs i lesenes.

Interiorment l'absis té cinc nínxols emmarcats per senzills arcs de mig punt recolzats en columnes.  En els tres centrals s'obre una finestra de mig punt i doble esqueixada.

Es creu que la capçalera d'aquest temple era triple, amb dos absis laterals que van ser eliminats posteriorment per construir-hi capelles a mode de transsepte.

El principal argument per defensar aquesta teoria és la presència d'un cimbori en el tram posterior al presbiteri. Exteriorment està decorat amb arcs cecs i lesenes. En segles posteriors es va sobrealçar, afegint-li un cos de planta quadrada, que durant el procés de restauració es va eliminar.

Aquest cimbori adopta interiorment la forma de cúpula sostinguda per petxines. Aquesta cúpula no té gaire sentit sense un transsepte o una capçalera trevolada.

Els murs laterals del temple també estaven decorats amb lesenes i arcs cecs, però les construccions afegides al llarg dels segles pràcticament els han ocultat.

També han estat tapades algunes de les finestres de doble esqueixada que il·luminaven l'interior. 

Tot el temple està construït amb la pedra sorrenca i vermellosa de la zona, que li dona aquest aspecte característic. De totes maneres, aquesta pedra s'ha erosionat considerablement en algunes parts del temple o en els murs de contenció. Part de la pedra utilitzada es va treure de la roca que hi ha a tocar de l'església i que es va haver de excavar per tal de poder fer un camí, que permetés l'accés al temple.

La porta s'obre en el mur oest i és un afegit d'època renaixentista, datada en 1580. Està flanquejada per dues lesenes i un fris d'arcs cecs que segueixen el pendent de la coberta a dos aigües. Sobre la porta també s'hi va obrir un òcul, que de ben segur va substituir a una finestra romànica..

En aquesta reforma del temple es va construir un cor elevat en el darrer tram de la nau, al que s'accedeix per una escala de cargol adossada al mur nord.

En el cor podem veure unes pintures murals molt deteriorades i pendets de restaurar, així com una creu gravada al mur. No hem trobat cap informació al voltant d'aquests dos elements decoratius i per tant desconeixem la seva datació.

També en el renaixement es van construir les capelles laterals del transsepte, abans citades.

Posteriorment, en el segle XVIII es van construir dues capelles laterals més, situades a continuació de les del segle XVI.

Prop de l'església es poden observar restes d'altres edificacions, així com un cementiri amb tombes antropomòrfiques del segle X.