Segons una escriptura datada el 23 de juliol de 1039, el terme i la parròquia d’Ullastrell foren cedits al monestir de Sant Llorenç del Munt per la comtessa Ermessenda i el seu nét Ramon Berenguer I. El document de donació expressa que els comtes cedeixen a Sant Llorenç “villam scilicet que dicitur Oleastreto”, amb la seva església de Santa Maria, amb delmes, primícies, oblacions, cases, terres i aigües, com ho havia tingut Senegundis.
En la documentació que avui dia es conserva de Sant Llorenç del Munt consten diverses escriptures referents a la parròquia d’Ullastrell, a través de les quals es pot constatar el domini que els abats del cenobi esmentat exercien sobre els habitants del terme i de la seva parròquia.
Segons la relació d’una visita pastoral de l’any 1413, l’església de Santa Maria d’Ullastrell es trobava tan malmesa que l’eucaristia es guardava en una capella propera dedicada a Sant Miquel, segurament la del castell, de la qual ara no en queda rastre. La parròquia d’Ullastrell fou de provisió del Munt fins a l’extinció del monestir i després va heretar aquest dret el col·legi benedictí de Sant Pau del Camp fins a la desamortització del 1835.
L’actual església parroquial de Santa Maria d’Ullastrell és un edifici modern, alçat el 1902, que té un notable campanar modernista, obrat el 1908 per l’arquitecte terrassenc Lluís Moncunill.