L’actual església del fossar de Vilobí, ara en desús, és una obra del segle XVII, modificada al segle XVIII, però d’origen molt antic. L’indret de Vallformosa, al Penedès, potser és documentat ja l’any 977, quan es va reconèixer als habitants del lloc les seves propietats. Alguns autors creuen, això no obstant, que l’instrument esmentat fa referència a Vallformosa del Bages, municipi de Rajadell. El primer document trobat fins ara que anomena l’església és de l’any 1087, en què Bonfill Odefind donà a Santa Maria de Solsona una peça de terra situada al comtat de Barcelona, al castell de Sant Martí, que limitava al nord amb un alou del donador situat a Santa Maria de Vallformosa.
A partir del segle XIII es coneixen amb més profunditat alguns aspectes de la història de l’església. El 1279 el rector de Vallformosa era Ramon Martí. L’església de Vallformosa apareix amb relació als delmes que el bisbat de Barcelona satisfé a la Santa Seu per a les croades el 1280.
L’any 1328 Berenguer Vendrell, beneficiat de Santa Maria de Vilobí, va estendre una àpoca a favor de Ramon Llobet, beneficiat de la seu de Barcelona i procurador de la Pia Almoina. En aquest document actuà com a notari el rector de la parròquia de Santa Maria de Vallformosa, Pere Arnau de Valls. (SLIS)
Procedent d’aquesta església el museu de Vilafranca conserva una pica baptismal troncocònica, amb els costats còncaus, una faixa al voltant de la boca i exempta de decoració. Des de l’any 1945 la pica serveix de brollador al pati del museu. (ECO-XVT)