L’església de Sant Llorenç centra el poble de Vilardell, de població dispersa, situat a la dreta de la Tordera, al peu del massís del Montnegre.
El terme de Vilardell és documentat per primer cop en el cartulari de Sant Cugat el 23 de maig del 984 en la donació d’uns alous feta per un tal Livulo al monestir.
Al llarg dels segle X i XI apareix esmentat en diversos documents del cartulari sota les formes de Vilar Dezen, Vilarzello, Villardelo. Totes aquestes formes expressen la idea de petit vilatge.
L’església de Vilardell és documentada per primera vegada l’any 1279 en les Rationes Decimarum Hispaniae on consten les quantitats amb què les distintes parròquies i esglésies devien contribuir a la dècima. En la dècima de l’any esmentat hi consta la rectoria de Vilardello amb una aportació de 27 sous. Tanmateix, però, l’església devia d’existir molt abans; encara que aquesta data és la més segura que coneixem.
La parròquia era de lliure col·lació del bisbe. El seu valor era de 20 lliures; les càrregues eren de 50 sous i 4 diners anuals. Sabem que l’any 1413 tenia 7 parroquians.
A causa de la migradesa dels seus fruits fou dispensada de contribuir a les talles imposades pel rei. Com que l’any 1421 l’església d’Olzinelles no tenia rector, i l’encarregat fins aleshores, en Ferrer Miquel, beneficiat d’altar de Sant Burget de Palautordera renuncià a servir-la més, passà a tenir-ne cura el rector de Vilardell.
El 15 d’octubre de 1440 el bisbe Simó uní totes dues parròquies; Vilardell, com que tenia una millor condició passà a ser la parròquia principal fins l’any 1588, que, com que la parròquia d’Olzinelles era més còmoda per a viure-hi i a més tenia algunes peces de terra (cosa que no tenia la de Vilardell) es determinà que el rector hi visqués definitivament. D’aquesta manera Olzinelles passà a ser la parròquia principal i Vilardell, la sufragània. Aquesta situació ha perdurat fins avui.
L’any 1379 ja calgué fer adobs a l’església de Vilardell per a assegurar que l’aigua de la pluja no s’hi filtrés. Tenim notícies que l’any 1446 van haver d’efectuar-se reparacions per a poder salvar-la de l’estat ruïnós en què es trobava. I ens consta també que l’any 1508 hi havia treballadors que repararen la fàbrica de l’església.
La primera referència a l’altar major dedicat a sant Llorenç és de 1379. N’hi havia un altre dedicat a santa Maria. Durant els primers anys del segle XVIII es dedicà un altar a la Verge del Roser, tot i que la confraria ja existia des de l’any 1646. L’altar de Santa Maria es va restaurar l’any 1753 i el 1777 se’n va dedicar un a la Verge de la Salut.
L’edifici actual, fruit de les massives reformes i modificacions sofertes a través dels segles no conserva pràcticament cap vestigi d’època romànica. Avui dia, a causa del mal estat en què es troba la construcció, roman tancada al culte.