L'esment documental més antic de l'església de Sant Esteve de Vilaramó es pot situar entre 1025 i 1050. Això indica que hi havia una església anterior a l'actual i que aquesta correspondria al primer romànic o potser fins i tot al preromànic. Tenia la categoria de parròquia i el seu àmbit abastava la part nord del terme de Gaià. L'obra romànica es pot situar a finals del segle XII o principis del XIII; és a dir, en la transició ja cap al gòtic. Avalen aquesta atribució els carreus de mida mitjana, gairebé quadrats i ben escairats. L’església romànica tenia una sola nau i absis rectangular, característica del moment de transició romànic-gòtic.
Al segle XVII l’edifici va sofrir una important transformació. Es va ampliar pel costat nord, s'hi va construir una nau lateral, que es comunica amb la central per dues arcades de mig punt. Les obres van obligar a treure la volta romànica i fer-ne una de nova més alta, tot aixecant també la teulada. També es va fer un nou campanar d'espadanya. Les reformes van permetre acollir més altars, i el 1692 ja es parla d'un altar més, dedicat a sant Isidre. A mitjans de segle XVIII es va haver de fer una volta nova, que l'any 1775 estava a mig fer i que és l'actual.
El 1881 es va bastir la rectoria, enganxada a la paret de l'església. Al nord de l'església s'hi afegí una capella fonda el 1898, probablement per posar-hi el Santíssim. Avui està dedicada al Sagrat Cor. Finalment, el 1910 es va aixecar l'actual campanar de torre. Durant la Guerra Civil de 1936 l'església va ser cremada i es van perdre els elements ornamentals i l'arxiu. Actualment s'hi diu missa tres cops a l'any.
A la façana principal hi trobem el portal originari, format per dos arcs de mig punt adovellats en degradació, amb un guardapols sobre l'arc superior. Fins fa poc encara s'hi podia veure la porta de fusta romànica originària, decorada amb ferros forjats en forma d'espirals, que per motius de seguretat es conserva a la casa de la Vall de Vilaramó. Al damunt es conserva parcialment una finestra estreta (actualment tapiada) coronada amb un arc monolític i un rosetó modern. A la dreta s'aixeca un campanar de torre de planta quadrada, que consta de dos cossos. Fou construït el 1910. A l'angle nord-est hi ha adossada la capella fonda, feta el 1898. La part de llevant del conjunt l'ocupa l'edifici de la rectoria.
A l'interior la nau sud acull la part principal del temple, mentre que la nau ampliada al nord és auxiliar i dona accés al campanar. Les voltes són d'aresta, obrades al segle XVIII i fetes de rajols. Es conserva un cor fet de fusta, a l'entrada, i també la trona per predicar. Un altre element interessant són els bancs, que tenen inscrit el nom de les principals masies que formaven la parròquia. Els noms hi apareixen amb una grafia arcaica, concretament: "Rocatés, Sistallé, Plana, Canals, Viña Nou, Vall de Vilaramó, Ferrés, Paloses, Visó, Codinachs, Barraca, Canadell i Vilaró". Més un banc reservat a l'Ajuntament.
