L'attuale Pieve di Romena è stata costruita alla metà del XII secolo sopra una precedente chiesa triabsidata risalente al VIII secolo di cui sono visibili i resti sotto al presbiterio.

Sconvolta da una frana provocata dallo smottamento del terreno causato da un sottostante fossatello nel 1678 che la privò delle prime due campate e da un successivo terremoto del 1729 che le provocò altri gravi danni alla facciata, all'abside che venne spaccata da una profonda fenditura e nel campanile che da allora è rimasto sbassato, oggi dopo numerosi restauri appare come una dei più interessanti edifici romanici del Casentino.

La facciata è semplice e rustica ed è stata realizzata in pietre conce con alla sinistra il campanile. Monumentale l'abside che presenta due ordini di arcate e delle aperture costituite da una trifora e due bifore.

All'interno, a tre navate e cinque campate su colonne monolitiche di macigno e arricchite dai motivi decorativi dei capitelli a fogliami. Il soffitto è a capriate scoperte e inoltre presenta il presbiterio rialzato; il pavimento è a diversi livelli.

I caratteri decorativi dei capitelli sono molteplici, dagli elementi geometrici e vegetali stilizzati alle raffigurazioni umane e zoomorfe, sempre attuati con grande intensità espressiva. In due capitelli della navata sinistra si ricorda il nome del committente, il pievano Alberico, e la data con la precisazione TEMPORE FAMIS MCLII (in tempo di carestia 1152) in uno e nell'altro sono scolpiti i quattro evangelisti con le iscrizioni Quaecumque solveris super terram e ALBERICUS PLEB. FECIT HOC OPUS.

A destra dell'edificio è il battistero, coperto con volta a crociera costolonata e riferibile al periodo tardoromanico. Per motivi di sicurezza dalla chiesa sono state tolte tutte le opere d'arte che un tempo la ornavano.