Aquesta església, de localització avui desconeguda, surt mencionada per primera vegada en la dotació de Santa Maria de Tremp del 1109, moment en què fou confirmada pel comte Pere Ramon I de Pallars Jussà i el seu germà Arnau a l’esmentada canònica, junt amb altres béns amb què havia estat dotada pels comtes Ramon V i Valença, els seus pares. Segons M. Lledós i Mir, l’administració de l’església estigué en mans de l’ardiaca de Tremp, senyor del capítol de Tremp, fins l’any 1257, quan per una concòrdia passà a la mensa episcopal del bisbe d’Urgell.
L’existència d’una important capella a l’església de Santa Maria de Tremp dedicada a santa Bàrbara fa sospitar que l’església de Santa Creu d’Areny no correspongui a l’antiga església de Santa Bàrbara i Sant Gregori, els vestigis de la qual es poden encara observar, reaprofitats, a la façana d’una casa de la plaça major de la vila d’Areny.