La costruzione della Pieve risale all'VIII secolo, ad opera dei Longobardi.

Si presenta a forma basilicale con travature scoperte e navata centrale non sopraelevata, ma in continuazione con quelle laterali. Le colonne sono grosse e rotonde, a strati di mattone e di pietra locale sormontate da capitelli con bassorilievi di disegni geometrici arabeschi, figure grottesche di animali e di uomini che ricordano stili diversi, dall’arte longobarda alla bizantina.

Dell’antico castello dei Polentani restano invece pochissime tracce sulla vetta del vicino omonimo colle.

La Pieve è stata oggetto di diversi restauri, il più famoso quello promosso nel 1897 da Giosuè Carducci, che in tale occasione scrisse l’Ode alla Chiesa di Polenta in cui suggerisce che Dante Alighieri pregò in questa pieve durante il suo esilio e che sia stato ospitato proprio qui dai Signori polentani di Ravenna, mentre Francesca temprava "gli ardenti occhi al riso".

Interessante anche il suo sagrato dove spiccano un'erma dedicata a Giosuè Carducci - inaugurata nel 1932 a venticinque anni dalla morte del poeta - e gli stemmi dei comuni che parteciparono al tradizionale Raduno Carducciano, evento che si tiene annualmente assieme a cicli di letture dantesche.