A Vilanova de Cubelles, un dels dos nuclis que donaren lloc a l’actual ciutat de Vilanova i la Geltrú, s’hi bastí, probablement ja al segle XIII, una capella dedicada a sant Antoni, origen de l’actual església parroquial del mateix nom. Les referències més antigues d’aquesta església, però, són de la primera meitat del segle XIV, quan era sufragània de Santa Maria de Cubelles. Aquesta situació s’allargà fins el 1363, any en què Guillem de Torrelles, bisbe de Barcelona, erigí Sant Antoni de Vilanova en església parroquial, que la desvinculà de l’església de Cubelles.
Es coneixen, en aquest moment, alguns dels altars de l’església de Vilanova, com el de Sant Miquel (1351), el de Sant Andreu (1382) o el de Sant Macari (1388).
Segons alguns historiadors, al final del segle XIV, es substituí el vell temple romànic per una nova església. Tanmateix, l’edifici que es pot veure avui dia és, essencialment, una construcció barroca aixecada a partir del 1734.