Il documento forse più antico che riguarda la Pieve di Lentiai è un codice pergamenaceo del 1204. Nel 1515 viene completato il campanile e nel 1568, come documentato da un affresco, la chiesa viene riconsacrata; infatti proprio nel 2018 è stato indetto il giubileo per i 450 anni da quell'evento.
La chiesa accoglie il Polittico dell'Assunta composto da 10 tele di Cesare Vecellio, così come dello stesso autore sono il grandioso soffitto a cassettoni ed altri dipinti collocati nelle navate laterali. Vi si conservano altre opere, di Antonio Rosso noto come "Giovanni da Mel", Giacomo Palma il Giovane, Francesco Frigimelica, Pietro Liberi e degli scultori Francesco Terilli e Andrea Brustolon.
La chiesa è Monumento Nazionale dal 1880.