Aquesta església es trobava dins de l’antic terme del castell de Claramunt, i posteriorment passà a dependre de la quadra de Vilanova. Començà essent una capella de la domus de Vilanova, després sufragània de la parròquia de la Pobla de Claramunt i finalment adquirí la condició de parròquia.
Les primeres notícies del terme de Claramunt corresponen a l’any 978, en la butlla que el papa Benet VII per la qual confirmà al bisbe de Vic, Fruià, la possessió del bisbat. Els límits del bisbat en el sector occidental passaven pels confins de Claramunt (Clarmonte).
L’existència de la domus de Vilanova és dubtosa, ja que es fa difícil la seva identificació, a causa que en el terme del castell de Claramunt hi havia també la domus de Vilanova d’Espoia. La primera notícia clara és de l’any 1206 quan Pere de Claramunt encomanà a Guillem de Montbui la seva domum cum fortitudine, situada prop de Vilanova del Camí. A la vegada, la domus de Vilanova del Camí consta clarament des del 1206.
Les notícies sobre l’església de Vilanova del Camí no es troben fins l’any 1305, que es concedí llicència per posar i tenir sempre campana en l’església de Sant Hilari de Vilanova del Camí. És una ecclesia seu capella, de la qual hom sospita que tenia alguna funció d’hospital de camí. El 1342 l’església de Claramunt i els veïns de Vilanova del Camí arribaren a un acord per tal que hi fos celebrada una missa cada diumenge. El 1413 s’indica que no s’hi administraven sacraments, malgrat que hi havia fonts baptismals i cementiri. A la vegada consta que hi havia quidem Deodatus pro custodia. La custòdia de la capella pels donats continuà fins al segle XVIII.
El creixement de la població permeté que esdevingués sufragània de la parròquia de la Pobla de Claramunt. En aquesta situació romangué fins l’any 1779, que esdevingué parròquia independent. Aquesta nova situació motivà que es procedís a la construcció d’una nova església, la primera pedra de la qual es posà l’any 1800.
Fins l’any 1957 havia depès del bisbat de Barcelona, però aquest any en un arranjament dels límits dels bisbats catalans passà a dependre del bisbat de Vic.
Actualment continua tenint culte com a parròquia del poble de Vilanova del Camí, dependent del bisbat de Vic.