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.

En 1231 es tornà a consagrar el temple, que va estar en funcionament fins l'any 1872 en que es construeix una nova parròquia en el nou nucli de Cervelló. 

Està formada per una única nau coberta amb volta de canó reforçada per dos arcs torals. La capçalera la forma un absis semicircular decorat externament amb motius llombards, és a dir un fris d'arcs cecs i lessenes. Interiorment l'absis té cinc nínxols emmarcats per senzills arcs de mig punt recolzats en columnes.

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. 

En el segle XVI es van obrir dues capelles laterals a mode de transsepte. En la intersecció entre el transsepte i la nau s'alça un cimbori octogonal del segle XI, que interiorment adopta la forma de cúpula sostinguda per petxines. 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. 

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. 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 col·locar un òcul.

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.