Hay muy pocas referencias escritas sobre la primitiva iglesia románica de Estoll. Era un templo del siglo XI de una sola nave y ábside semicircular, orientada de este a oeste. La cubierta del edificio debería ser con bóveda de cañón reforzada por tres arcos torales construidos sobre columnas cuadrangulares donde la puerta se abría en el muro de mediodía. A lo largo de los siglos posteriores únicamente se construyeron dos capillas que se abrían justo antes del presbiterio.

La primera gran reforma de la iglesia tiene lugar en el siglo XVII, cuando se derribó el frontispicio y se construyó de nuevo, alargando sensiblemente la nave hacia poniente. Sin embargo, se construyó la sacristía, reformando una de las capillas laterales para habilitar el acceso. También se construyó un pequeño altar en el muro norte y un porche que protegía la entrada de la iglesia.

En el siglo XIX tiene lugar la reforma que cambia radicalmente la orientación del edificio. Se amplía hacia el sur sobrepasando el antiguo templo románico y se derriba el ábside románico y se añade un nuevo cuerpo al norte que construirá la nueva cabecera de la iglesia. Es el momento en el que se levanta el campanario de torre.

Durante la segunda mitad del siglo XX se hace una última ampliación a modo de capillita en el ángulo suroeste de la nave moderna, que fue destinada a contener la pila bautismal.