L’església parroquial de Rialb degué anar vinculada a les vicissituds històriques de la vila i el castell de Rialb, documentat des del 1065, però no en tenim referències directes fins a la relació d’esglésies parroquials del deganat de Montenartró, visitades pels delegats de l’arquebisbe de Tarragona els anys 1314-15. En la visita pastoral del 1575, l’església de Santa Maria de Rialb, de l’oficialat de Sort, pertanyia a l’orde de Sant Joan de Jerusalem, circumstància que ja es produïa l’any 1519, en el moment de redactar-se l’Spill... del vescomtat de Castellbò, on es fa constar que Santa Maria de Rialb és una església parroquial de la qual té la provisió el prior de l’orde de Sant Joan de Jerusalem: “és a collació del prior de Cathalunya del dit ordre; alguns diuhen és a collació del comanador de Sosterres”. Actualment, Santa Maria de Rialb, dita Mare de Déu de Valldeflors, és el cap de la demarcació parroquial de Rialb de Noguera.
Les estructures medievals de l’església foren totalment anorreades per la construcció de l’actual edifici, per la qual cosa el temple no presenta cap element arquitectònic romànic.