La iglesia de Santa María de Palazuelos se construyó entre 1216 y 1254 como parte del monasterio homónimo desaparecido, distinguiéndose elementos románicos y góticos cistercienses. El rey Alfonso VIII de Castilla entregó la villa de Palazuelos y sus tierras a Alfonso Téllez de Meneses por su participación destacada en la batalla de Las Navas de Tolosa en 1212; este a su vez cedió las posesiones al convento cisterciense de San Andrés de Valvení con la condición de que se trasladase a Palazuelos. El altar mayor se consagró en 1226 como se indica en una inscripción en latín que dice: “HOC ALTARE EST CONSTRVCTVM IN HONORE BEATE VIRGINIA MARIE SV ERA M CC LXIII”, que se traduce por “Este altar se ha levantado en honor de santa María Virgen en la era de 1264”, refiriéndose a la era hispánica o visigoda, que presenta un desajuste de 38 años con la era cristiana. El monasterio de Santa María de Palazuelos llegó a ser cabeza de la orden del Císter en Castilla, lo que no impidió que desde el siglo XIV conociese una progresiva decadencia. En el tercer tercio del siglo XVI se derrumbaron los tres últimos tramos de la iglesia; el arquitecto Juan de Nantes llevó a cabo una reconstrucción en estilo renacentista. Los sucesos que significaron el declive definitivo y desaparición del monasterio fueron el incendio que provocaron las tropas francesas en 1808, durante la Guerra de Independencia, y la desamortización de Mendizábal de 1835, quedando en pie la iglesia, que siguió prestando culto. La iglesia de Santa María de Palazuelos fue declarada Bien Histórico Artístico en 1931. Su restauración se inició en 2012 por iniciativa del Ayuntamiento y de la asociación Amigos de Palazuelos.
La iglesia de Santa María de Palazuelos presenta una planta basilical de tres naves de cuatro tramos, de mayor desarrollo el más cercano al crucero, este no sobresale del muro perimetral, y cabecera de tres ábsides, siendo el central poligonal y de mayor desarrollo que los laterales semicirculares, con un tramo recto a modo de presbiterio; además, aparecen adosadas a ambos del crucero y de los ábsides diversas capillas. Los elementos sustentantes son pilares con columnas adosadas.
La
parte más llamativa del exterior de la iglesia de Santa María de Palazuelos es
la cabecera, compuesta por tres ábsides, el central de mayor desarrollo que los
laterales y con una sacristía pentagonal adosada. El ábside central presenta
siete contrafuertes y otros tantos tramos, los extremos lisos, mientras en los
centrales y en los ábsides laterales se abren vanos de medio punto abocinados,
estos últimos cegados.
En el muro septentrional de la iglesia de Santa María de Palazuelos se abre el único acceso al templo, el que realizó Juan de Nantes a finales del siglo XVI, de líneas adinteladas y con un frontón triangular. Las otras portadas de la iglesia aparecen cegadas.
La
iglesia de Santa María de Palazuelos ofrece cubiertas diferentes en el interior
y al exterior. El ábside central aparece cubierto con una bóveda nervada, los
laterales con bóvedas de horno y los tramos rectos de los tres con bóvedas de
crucería, el espacio central del crucero está cubierto con una bóveda de
crucería y los laterales con bóvedas de cañón apuntado, la cubierta de las
naves es de madera y las sacristías aparecen cubiertas con bóvedas de crucería
tetrapartita. Al exterior se reconoce cada espacio por presentar distinta
altura y cubrición: la nave central, los extremos del crucero, el tramo recto
de la cabecera y la capilla meridional a dos aguas, las naves laterales y las
capillas septentrionales a una vertiente y los ábsides a cinco aguas.
Los elementos decorativos que adornan la iglesia de Santa María de Palazuelos son escasos. En el interior, los capiteles presentan motivos vegetales estilizados, zoomórficos y antropomórficos; además, en los muros laterales de la capilla mayor aparecen frescos con el escudo de armas de Carlos V. El exterior es sobrio, sin embargo, los capiteles presentan motivos vegetales de gran desarrollo y zoomórficos, por el contrario, los canecillos que soportan los aleros son lisos.
La
espadaña de la iglesia de Santa María de Palazuelos no es la original, que se
hundió a finales del siglo XVI. La actual se levantó entonces sobre el hastial
de los pies del templo; presenta tres cuerpos decrecientes, el inferior con dos
vanos, el intermedio con uno y el superior es un frontón triangular liso.
La iglesia de Santa María de Palazuelos debe su importancia a ser uno de los ejemplos más destacados de la arquitectura cisterciense en España.