El lugar de Llerona ya estaba ocupado en época romana, tal y como demuestran los restos encontrados a la zona y que pertenecían a villa de Lauro. En el espacio que actualmente ocupa la vicaría se encontraron algunos restos de cerámica y un mosaico de esta época. La parroquia de Santa Maria aparece documentada por primera vez el año 1033 en el Liber antiquitatum, si bien algunas fuentes afirman que la primera cita es del año 990. En 1385, esta parroquia y las otras tres que conforman el actual término de les Franqueses del Vallès fueron consideradas como calle de Barcelona.

El templo se actual se cree que se construyó en el siglo XIII, aunque hay elementos conservados de edificaciones anteriores. En el siglo XV se fortifica el templo, sobrealzando sus muros y abriendo en ellos saeteras.

También se construyen dos torres, sobre los brazos de transepto.

Durante los siglos XVII y XVIII se produjeron nuevas modificaciones, que se completaron a principios del siglo XX.

Durante la Guerra Civil sufrió varios incendios, motivo por el cual fue restaurada en el 1942.

La iglesia presenta planta de cruz latina.

Su nave está cubierta con una bóveda ligeramente apuntada, a la que se adosaron capillas laterales, que alteraron su estructura.

El ábside es de planta rectangular. Algunas fuentes afirman que esta forma se debida a que se aprovechó parte del ábside prerrománico. Está cubierto con bóveda apuntada. En él se abren dos ventanas abocinadas.

El resto del templo ha sido muy modificado a lo largo de los siglos, como se puede ver en los dos brazos del transepto.

El elemento más destacado de la época románica es la portalada, que se abre en el muro sur.

Está datada en el siglo XII. La forman tres arcos de medio punto en gradación. El arco central está decorado con una arquivolta esculpida con un trenzado.

La arquivolta se apoya en dos columnas de fuste liso, pero con los capiteles esculpidos. En el de la izquierda podemos ver una mascara entre hojas de acanto, mientras que en el lado derecho vemos dos ángeles con las alas tendidas, que sostienen un cojín en el que sienta la Virgen María, en una clara representación de la Asunción de María.

Coronaba esta fachada una espadaña, que en el siglo XVII se transformó en el actual campanario de torre.

En el interior del templo se conservan algunos de los elementos encontrados durante las diferentes campañas de excavación arqueológica.