Aunque pudo existir un primer templo asociado a la repoblación del enclave, las fases más antiguas conservadas en la iglesia de Valbona corresponden al siglo XIV, encuadrándose dentro de los modelos del gótico levantino propio de la Comarca. En el siglo XVI se realizaron importantes reformas, aunque la apariencia actual del templo la adquirió en el siglo XVIII.
Situada en el cuadrante nororiental de la aldea, la iglesia de Valbona en el siglo XIV tenía una sola nave, comprendida entre el muro de los pies y la cabecera actuales, y dividida en seis tramos mediante arcos diafragma apuntados de sillería, como el que hoy sirve de arco triunfal en el presbiterio (el único conservado); estas estructuras sustentaban la cubierta de madera a dos vertientes.
En el siglo XVI contaba con tres retablos, el mayor (dedicado a San Antón y Santa Quiteria) y uno a cada lado del presbiterio; la pila bautismal estaba al lado del Evangelio. Su portada estaba protegida por un portegado; y a los pies tenía una monumental espadaña de sillería con dos campanas, aún conservada, y única en la Comarca.
La estructura del templo medieval empezó a modificarse durante la segunda mitad del siglo XVI, aunque manteniendo el lenguaje gótico. Se empezó agregando una una sacristía abovedada, a la que siguieron las cuatro capillas en el lado del Evangelio, cubiertas con bóvedas de crucería de diferente ejecución, unas sólo con terceletes, otras también con ligaduras entre las nervaduras.
La iglesia adquirió su configuración actual durante el Barroco, momento en el que fue objeto de una importante reforma.