Su origen es el de una fábrica medieval, tardorrománica, de hacia 1.200 que debió ser destruida en 1.378 cuando los castellanos incendiaron la villa, suceso tras el cual se reconstruyó en estilo gótico a finales del siglo XIV y añadida la sacristía a mediados del XVIII. Destaca del conjunto su grandiosa torre románica y su portada gótica.

Responde al tipo de iglesia de nave única de tres tramos con capillas-hornacinas entre los contrafuertes y cabecera pentagonal. Tiene coro a los pies sobre un arco rebajado.

En el interior se puede contemplar una bella decoración gótica, así como restos de Pinturas murales.,. En el lado de la epístola se abre una portada románica (s. XIII) procedente de la ermita de San Román. En el del evangelio se sitúa la portada principal de finales del siglo XIV, con puerta de arco apuntado con arquivoltas múltiples, dos de las cuales presentan claves con ángeles portadores de símbolos de la Pasión. El retablo mayor es romanista avanzado (s. XVII)

El exterior de la parroquia de Nuestra Señora de la Asunción de Villatuerta compone un sólido bloque de cantería medieval con gruesos muros articulados por doce potentes contrafuertes prismáticos dominando todo el conjunto la maciza torre erigida a los pies, resto de la primitiva fábrica de hacia 1200, que se eleva con una planta rectangular en tres cuerpos superpuestos separados por sencillas impostas. El cuerpo bajo, sólo abierto por pequeñas saeteras, cubre su espacio interno con una bóveda de cañón apuntado donde asienta el segundo cubierto, a su vez, por una bóveda de crucería con fuertes nervios apoyados en ménsulas; presenta en su muro occidental un arco de medio punto rebajado y otros dos mas pequeños y dobles que se apuntan en sus muros norte y sur. El último cuerpo que sirve de campanario va cubierto asimismo por una bóveda de crucería con plásticos nervios cuadrados que arrancan de capiteles de flora cisterciense; tres de ellos apoyan en mascarones humanos.Se observan también al exterior las ventanas del siglo XIV abiertas en los tramos del muro de la Epístola para iluminación de la iglesia así como otras dos también góticas localizadas en sendos paños del ábside y hoy ciegas, cuya traza sigue análoga disposición a las anteriores con un arco apuntado y geminado que culmina en triple roseta polilobulada. Del siglo XIV data asimismo la portada principal de la iglesia que se emplaza en el tramo central de la misma por su muro del Evangelio. Tiene forma de arco apuntado y se abocina mediante seis arquivoltas compuestas por haces de baquetones los cuales arrancan de otras tantas columnillas o baquetoncillos aristados con capiteles cónicos y basamentos poligonales.

En las claves hay dos ángeles, uno de cuerpo entero portando cruz y otro de busto surgiendo de nubes y portando una corona. Protege dicha estructura un pórtico barroco del siglo XVIII cuya planta rectangular se cubre mediante una bóveda de cañón; de sus arcos fajones cuelgan placas recortadas semejantes a las de la sacristía, razón ésta que permite atribuir el pórtico al mismo maestro cantero Juan Martín de Oteiza en torno a 1770. Delante del anterior se sitúa otro segundo vestíbulo cubierto por bóveda de arista y en su pavimento se localiza una lápida del siglo XVI que tiene un pequeño escudo entre grutescos con dos llaves cruzadas en su campo. En el jardín situado delante del pórtico se conservan varias estelas funerarias de cronología diversa y estilo popular, una pila de Bautismo y la cubierta de un sarcófago con el relieve de un yacente.