Les notícies més antigues de la Vall de Cardós corresponen als preceptes al bisbat d'Urgell per l'emperador Lluís el Piadós, de l'any 835 i el del rei Carles el Calb de l'any 860, que recullen dos preceptes anteriors, perduts, que van fer Carlemany entre l'any 800 i el 814 i el mateix Lluís el Piadós, com a rei d'Aquitània, l'any 814.

Des de mitjans del segle X, la parròquia de Santa Maria era propietat del monestir de Gerri de la Sal, doncs havia estat donada al cenobi pels comtes Isarn i Guillem I. Aquesta vinculació ja no existeix en el segle XII, quan depèn directament del bisbat d'Urgell.

L'església actual de Santa Maria presenta una imatge molt diferent a la que tenia en època romànica. Les importants alteracions patides al llarg dels segles n'han transformat completament el seu aspecte.

Aquestes reformes van tenir lloc en el segle XVIII, quan segons els gustos de l'època, es va reformar totalment en estil barroc, seguint l'esquema de la resta d'esglésies pallaresses. El resultat va ser un gran temple, d'una sola nau, coberta amb voltes d'aresta i dotat de capelles laterals, per sobre de les quals hi ha una tribuna.

És en la capçalera en un dels llocs on encara podem veure elements romànics. La nau està capçada a l'est amb un gran absis, de planta semicircular, tot i que molt deformada. L'arrebossat dels seus murs impedeix conèixer amb certesa la cronologia d'aquest absis i per tant no podem precisar quines parts formarien part de la primitiva capçalera i quines són de nova factura.

En la part central i sobreposades, s'obren dues finestres de doble esqueixada, actualment cegades. El fet que hi hagi dues finestres, situades en dos nivells, fa pensar que inicialment existia una cripta sota el presbiteri.

Flanquejant aquest absis, molt probablement, hi havia dos absis laterals. El del costat sud va desaparèixer i en el seu lloc es va construir una sagristia. La mateixa funció desenvolupa avui en dia l'absis nord, que si s'ha conservat.

Té planta semicircular i presenta una finestra de doble esqueixada en la part central, feta amb pedra tosca, que destaca de l'absis, que està realitzat amb reble de pedra lloseca.

Exteriorment està decorat amb un fris d'arcs cecs i dues lesenes, que no s'han conservat íntegrament i no arriben al fris.

El perímetre de l'absis sobresurt del mur lateral de l'església actual. De fet en el cementiri, situat al nord del temple, podem veure les restes de l'antic mur de tancament, donant-nos a entendre que en algun moment el temple va tenir tres naus. A manca d'un estudi en profunditat, tot sembla indicar que les naus laterals, així com els seus absis, van ser afegits durant el segle XII.

Adossada al mur de tramuntana d'aquest absis trobem la torre campanar. Es tracta sens dubte de l'element més destacat del temple.

Té planta quadrada i quatre pisos d'alçada. Els dos inferiors corresponen a un alt sòcol i estan coberts amb voltes d'aresta. En la planta inferior trobem tres finestres espitlleradas i una escala de pedra que condueix fins a la tribuna. A continuació, per una escala practicada en l'interior del mur sud, s'accedeix a la segona planta, on també trobem tres finestres espitllerades. En el mur est, buidat en el gruix del mur, trobem un petit absis, similar als que trobem en Sant Pere de Vic i Sant Martí de Canigó, datats en el segle XI.

Per una altra escala, també construïda en el mur, s'accedeix a la tercera planta. En ella s'obren quatre grans finestres de mig punt.

Gràcies a una escala de fusta, es pot arribar a la darrera planta. Està il·luminada per quatre finestres geminades, amb doble columna central i dos arcs apuntats, que es troben emmarcats per un arc de mig punt.

Exteriorment el campanar està decorat seguint la tradició llombarda, amb frisos d'arcs cecs i de dents de serra, així com lesenes cantoneres. Pel damunt del darrer fris d'arcs cecs trobem un fris a base d'elements disposats obliquament.

La torre campanar està coronada amb merlets, on s'obren espitlleres, que denoten també el seu caràcter defensiu, doncs des del seu terrat es domina perfectament l'entrada a la vall.

L'altre element interessant del temple és la seva portalada, situada en el mur oest.

Està formada per tres arcs de mig punt en gradació. El més exterior està decorat amb un petit fris de dents de serra.

Al seu damunt hi ha tres arcs cecs, també decorats amb un fris de serra. Aquests arcs descansen en un permòdol escacat. El mateix motiu escultòric es repeteix en un fris que hi ha sobre els arcs.

Completa la decoració de la façana una bella rosassa, que està decorada exteriorment amb uns dents de serra i interiorment amb dentells.

A banda i banda de la porta trobem dues arestes que marquen l'amplada de la primitiva nau.