Santa Maria de Bell-lloc constitueix un excel·lent exemple de la transformació d’una vil·la d’època romana en un edifici de culte cristià. En època romana l’edifici configurava un espai termal que formaria part d’una vil·la, amb uns vestidors (Apodyterium) a l’extrem oest, una sala freda (Frigidarium) al centre, amb una piscina (Alveus) al nord, i una sala calenta (Caldarium) amb la seva pròpia banyera i escalfada per un forn (Praefurnium).
En època tardoantiga l’edifici es va reconvertir en una capella cristiana. Es varen eliminar els vells paviments i banyeres i la gran sala circular es va reconvertir en capella, mentre que a la banda oest s’hi situava un baptisteri, que emprava probablement la mateixa pica baptismal que encara s’usa a l’església actual.
Als segles VII-VIII l’església es va ampliar amb la construcció d’un nou edifici adossat a la banda sud i la conversió dels vells espais en capelles complementàries.
Finalment, als segles XI-XII es va eliminar la vella capella circular, substituïda per un nou espai absidat i l’església va adquirir la seva configuració definitiva. Posteriorment, tot el sector nord es va abandonar i es va reduir l’espai de culte a l’edifici situat al sud.
