Le prime testimonianze storiche risalgono al 972 quando è nominata in un atto di vendita tra una sua chiesa suffraganea e il marchese Ugo di Toscana. Altre testimonianze indirette risalgono all'XI secolo, epoca in cui la pieve è nominata nei registri della vicina Badia a Coneo; da quei documenti risulta inoltre che, presso la pieve, esisteva una comunità di sacerdoti che avevano il compito di officiare le chiese suffraganee.

L'edificio sorge, completamente isolato, ai bordi di un piano naturale in splendida posizione. Si tratta di un edificio in origine a tre navate concluso con tre absidi, che attualmente si presenta incompleto nella parte sinistra.

L'edificio si presenta composto da diverse murature sia per lavorazione, per materiali e per disposizione realizzati nel corso del medioevo. La datazione della struttura si può far risalire alla metà del XII secolo e il completamento, che dovrebbe corrispondere alla bicromia presente in facciata e diffusa ampiamente nel territorio senese-volterrano, dovrebbe essere stata realizzata tra la fine del XII e l'inizio del XIII secolo.

In origine l'interno si presentava diviso in tre navate terminanti in altrettante absidi. Le pareti interne sono ancora in parte coperte con un intonaco realizzato in epoca barocca. Della struttura originaria rimangono i quattro archi che separano la navata centrale da quella di destra ma soltanto la campata vicina al presbiterio, rialzato di due gradini, si può far risalire alla primissima versione della pieve di Coneo. Partendo dall'ingresso, la prima campata è voltata a botte e si appoggia ad una semicolonna, la seconda campata ha semicolonne molto simili alla precedente ed è coronata da capitelli scolpiti; il primo capitello presenta una decorazione a motivi vegetali quali grandi foglie ricurve e festoni mentre il secondo presenta della cariatidi togate, un motivo presente anche in altre pievi valdelsane.