Aquesta església es trobava inicialment dins de l’antic terme del castell de Masquefa, en el lloc anomenat Palau. No passà de capella rural de la parròquia de Masquefa. Depengué del monestir de Sant Cugat del Vallès. Les primeres notícies d’aquest castell corresponen a l’any 963, que el comte Miró vengué a Ènnyec Bonfill de Gelida el castell de Masquefa.
Les referències sobre el lloc de Palau són del 1008, data en què Adroer i la seva filla Bonadona vengueren a l’abat Orió de Sant Cugat unes terres situades al terme del castell de Masquefa i en el de Castellet, les quals afrontaven amb l’estrada de Palau Sec (in strada da Palacio Siccho).
Inicialment l’església tenia com a primer titular santa Maria, i la santa Creu era una advocació secundària, com es comprova en el testament sagramental de l’any 1038, de Rodland, jurat sobre l’altar de la santa Creu, el qual es trobava dins de l’església de Santa Maria, en el terme de Masquefa. El mateix any apareix amb el topònim Palau en l’empenyorament que feren Erumir i Saborida al levita Ermengol d’unes propietats situades al terme de Masquefa, prop de Santa Maria de Palau.
Però segurament les primeres notícies es remunten a l’any 1025, quan se celebrà un judici en els termes del castell de Masquefa, dintre de l’església de Santa Maria, que ha de correspondre a aquesta església: encara que la parròquia tingués un altar dedicat a santa Maria, mai no se l’anomenà per aquesta advocació, i en canvi en aquesta església, com ja s’ha vist, inicialment predominava santa Maria com a titular principal.
L’església passà a dependre del monestir de Sant Cugat del Vallès per sengles donacions de les dues meitats l’any 1063: el 26 de juliol Gerbert, fill d’Hug, i la seva muller Erelus donaren la meitat de l’església de Santa Maria i la meitat dels seus alous, situat als termes de Masquefa. L’endemà, Umbert, germà de l’anterior, ardiaca de la seu de Barcelona, i la seva muller Dalmàcia donaren a Sant Cugat del Vallès l’altra meitat de l’església de Santa Maria i la Santa Creu i els seus alous, situada en els termes del castell de Masquefa. L’abat els donava l’alou d’Espiells. A partir d’aquest moment l’església apareix com una possessió del monestir, situada en el terme del castell de Masquefa. Així figura en la butlla de l’any 1098 del papa Urbà II, en la qual es confirma l’església de la Santa Creu de Masquefa. Serà en la butlla del papa Calixt II de l’any 1120 on apareixerà amb el primer topònim que tingué, ja que aquí el papa confirma l’església de Santa Creu de Palau, encara que figuri com a castell (castro de Sancta Crucis de Palatio).
Aquesta darrera manera d’anomenar l’església ja es troba l’any 1081, en què una dona anomenada Riquida, amb els seus fills i les respectives mullers vengueren a Bernat Oleguer una peça de vinya en el terme de Masquefa al Palau de la Santa Creu (ad ipso palacium de Sancta Cruce).
Finalment l’advocació que es consolidà fou la de santa Maria Magdalena, i així s’esmentà l’any 1290, data en la qual es feu un llegat de cinc sous a Santa Maria Magdalena de Palau. A partir d’aquest moment ja no es produí cap més vacil·lació en l’advocació de l’església.
Durant els segles XIV i XV es documenta l’existència de donats que tenien cura de l’església, on se celebrava missa el diumenge i els dies de festa. El culte perdurà almenys fins l’any 1632, però consta que el 1728 ja es trobava sense culte i en ruïnes, després que s’havia traslladat el benefici que hi havia a la parròquia de Sant Pere de Masquefa.
Aquesta església també s’anomena Santa Magdalena de Bonastre pel fet que es trobava al costat de mas de can Bonastre dels Torrents, desaparegut igual que l’església. També cal tenir present que pel fet d’haver predominat durant un temps l’advocació de la Santa Creu, hom l’ha confós amb la de Santa Creu de Creixà, del municipi de Piera, amb la qual sovint es produeixen interferències i confusions.