Aquest temple és conegut des de l’any 980, quan en la donació del castell de Cabra feta pel comte de Barcelona Borrell II a Ervigi, Almatruda, la seva muller, i Guifré, el seu fill, hom esmenta com a fita del terme del castell l’església de Sant Pere de Gaià. Després d’aquesta referència tan reculada cal esperar fins a la butlla del papa Anastasi IV adreçada a l’església de Tarragona del 1154 per a tornar a tenir-ne notícies. Malgrat que apareix en aquest document, no sembla que tingués caràcter parroquial sinó que fou un centre d’eremitisme, anterior a la fundació del monestir de Santes Creus. Vers el 1170 els anacoretes de Sant Pere de Gaià es fusionaren amb la comunitat cistercenca, que heretà tots els seus béns. A partir del segle XIII el monestir de Santes Creus hi va establir ermitans.
Les ruïnes d’aquesta església es troben a la riba dreta del Gaià, al nord-oest del monestir de Santes Creus.