È la prima chiesa storicamente documentata della Val di Lima. Un documento del 722 ne attesta l'esistenza. Il documento, redatto sotto il regno di Desiderio, ultimo re longobardo, è una charta promissionis con cui Ursiperto chierico, essendo nominato rettore della Chiesa di San Cassiano, promette tra l'altro obbedienza al re. Circa l'epoca della sua costruzione, un bacino ceramico proveniente dal mondo islamico, inserito a fini ornamentali nel paramento al culmine della facciata, è stato datato alla fine del XI secolo ed all'inizio del XII.

L'attuale Chiesa è sicuramente un ampliamento di una Chiesa precedente. È a schema basilicale a tre navate divise da colonne e pilastri e copertura a capriate lignee; l' abside a forma di scarsella rettangolare è un rifacimento di quella originale, semicircolare, avvenuto nel XVIII secolo. La facciata è di discussa cronologia, oscillando fra il IX e il XII secolo. Di particolare importanza è il rilievo della lunetta sopra il portale, in cui sono rappresentate tre figure umane in posizione di prospetto: la centrale, più grande delle altre, ha le braccia alzate in segno di preghiera, le altre, a fianco, hanno le braccia sollevate e ciascuna appoggia una mano sul braccio della prima. Secondo una interpretazione questi bassorilievi raffigurano Mosè che prega durante la battaglia contro gli Amaleciti.

La chiesa conserva l'originario pavimento a tarsia marmorea, realizzato a liste di marmo bianco e grigio scuro, ornato nella parte centrale da motivi geometrici e da inserimenti di lastre scolpite a bassorilievo. Di interesse è il capitello della prima colonna destra, cubico, massiccio, un nodo strutturale che segna il passaggio dalla colonna all'arcata ( Le facce sono ricoperte da raffigurazioni umane). A destra della porta di ingresso c'è il fonte battesimale scolpito in pietra serena del XVII secolo su cui è collocata un'aquila reggileggio della fine del XII secolo. Nella navata destra si trova un tabernacolo in marmo bianco, opera dai più assegnata a Matteo Civitali o alla sua scuola.