El lloc de Gramuntell és conegut des de l’any 1054, que el comte Ramon Berenguer I i la seva esposa Almodis van cedir el puig d’Agremont a un grup de dotze matrimonis perquè el repoblessin. Les primeres notícies sobre l’església de Gramuntell són del segle XII. El 1133 Guillem Dalmau de Cervera, senyor del castell de Gramuntell, li féu un llegat testamentari de vint morabatins. El 1192 apareix com una església vinculada a Sant Andreu de Vilagrasseta, amb la qual compartia el rector, circumstància que s’ha mantingut fins a l’actualitat. Ramon de Cervera féu donació a Sant Andreu de Vilagrasseta i a Santa Maria de Gramuntell i al seu capellà, Guillem Castell, de la tasca que el seu avi Guillem Dalmau els havia donat sobre les terres que tenia a Vilagrasseta i Gramuntell.
El 1237 el bisbe de Vic va cedir el delme del terme al monestir de Santes Creus, que havia esdevingut senyor del castell de Gramuntell. Aquest fet originà un conflicte entre el rector de Gramuntell i Vilagrasseta i el monestir de Santes Creus que es resolgué amb una sentència del 1281 favorable al monestir cistercenc.
Gramuntell va romandre dins el bisbat de Vic fins el 1957, moment en què s’incorporà com la resta d’esglésies veïnes a la diòcesi de Solsona. (ABR-CPO)
L’església de Santa Maria de Gramuntell, situada dins el poble, és un edifici que palesa una història constructiva complexa, que ha alterat profundament la seva estructura original. D’aquesta només es conserva, aparentment, part dels murs sud i oest, on és visible un aparell de característic carreuó segarrenc, amb algunes filades de través. És un parament molt alterat que desfigura l’obra original, que sembla que cal datar a la fi del segle XI. (JAA)