El lloc d’Argenteria surt esmentat per primera vegada en la carta de poblament de Cambrils de l’any 1178 atorgada pel rei Alfons I. De la parròquia de Sant Bartomeu de l’Argentera se’n tenen notícies més tardanes.
Els habitants de Duesaigües i les Valls van dependre de l’església parroquial de l’Argentera fins l’any 1345, moment en què es concedí permís per a bastir una església a Duesaigües, que esdevingué una sufragània de la d’Argentera.
L’església de l’Argentera, al final del segle XV, era de col·lació de l’arquebisbe de Tarragona.
La construcció de l’edifici actual d’estil barroc fou acordada pels parroquians de l’Argentera l’any 1750 i autoritzada per l’arquebisbe Pere de Copons el 15 d’abril de 1751. El nou temple fou inaugurat el dia 23 de setembre de l’any 1753. Tots els antics altars de l’església, dels segles XVIII i XIX, foren destruïts l’any 1936, bé que se salvà la imatge del titular de la parròquia.
En construir-se el nou temple parroquial a mitjan segle XVIII, l’església romànica primitiva fou abandonada i mig desfeta. L’any 1918 Eduard Toda n’adquirí les restes que utilitzà en la reconstrucció d’Escornalbou.