Aquest església és la parròquia de Granyena, lloc que és documentat des del 1054, en la concessió del puig de Gramuntell que feren els comtes Ramon Berenguer I i la seva esposa Almodis. La parròquia de Granyena és esmentada per primera vegada en les primitives relacions de parròquies del bisbat de Vic dels segles XI i XII. Fou d’aquest bisbat fins a la creació del de Solsona al segle XVI. Amb la constitució de la comanda templera de Granyena al segle XII sembla que els templers passaren a tenir importants drets sobre la parròquia. El càrrec i l’administració parroquial eren independents de la jurisdicció del comanador, però sembla que hi hagué el costum de la presentació del prevere o rector per part del comanador al bisbe de Vic. En el testament sacramental de Guerau de Granyena, castlà del castell de Granyena, jurat el 1173 a l’altar de Sant Donat de Sedó, s’estableix que es doni a Santa Maria de Granyena el mallol que és sobre la vinya de l’església.
Santa Maria de Granyena també consta en la relació de les parròquies que pagaren la dècima per a les croades els anys 1279 i 1280, moment en què formava part del deganat d’Urgell.
Des del segle XIV és coneguda a la parròquia de Granyena la confraria de Santa Maria, que començà a Granyena i es difongué als pobles de l’entorn. A la darreria del segle XVI aquesta confraria es convertí en la del Roser.
L’actual temple de Santa Maria és un espaiós edifici neoclàssic construït al final del segle XVIII, el qual no conserva cap rastre de l’església anterior.