Es tracta d’una església que depenia del monestir de Sant Llorenç prop Bagà. El primer esment de l’església és de l’any 950, en què Undila feu donació a Sant Llorenç prop Bagà d’una vinya situada al comtat de Cerdanya, al pagus de Talló, a la vora de Sant Tomàs. Aquesta església fou donada al monestir de Sant Llorenç prop Bagà en ocasió de la consagració i la dotació de la seva església abacial el 21 de novembre de 983. Hom suposa que ha de correspondre al temple, totalment arruïnat, que es trobava al llogaret de Vilella, al sud-oest de Talló, dit Sant Tomàs de Vilella. Si fos així, caldria relacionar-la amb l’església de Villavetera, que l’acta de consagració de la Seu d’Urgell del 819, en realitat redactada avançat el segle X, assenyala com una dependència de Talló. El lloc, com a Vitela, és esmentat de nou el 1098 (1042-68), entre els béns amb què el comte Ramon Guifré de Cerdanya dotà l’església de Santa Maria de Talló.