La iglesia parroquial de Santa Maria del Valle, declarada Bien de Interés Cultural, está ubicada en el centro urbano de Villafranca de los Barros. Fue construida a lo largo del siglo XVI a instancia de la Orden de Santiago y sufragada por el concejo de la Villa. Hasta el siglo XIX perteneció a la diócesis prioral de San Marcos de León, de ahí pasó a estar regida por el obispo de Badajoz y posteriormente por el arzobispo de Mérida-Badajoz. 

El actual templo parroquial se proyectó sobre la iglesia primitiva construida poco después de la fundación de la villa por Don Fadrique de Castilla a mediados del siglo XIV. Las primeras trazas del nuevo templo fueron elaboradas por Juan García de las Lieves, maestro alarife muy presente en todas las construcciones de los territorios santiaguistas de Tierra de Barros. Aun así, las obras se prolongarán durante todo el siglo XVI y será finalmente Andrés de Maeda el encargado de dirigir las obras. 

Es una construcción de estilo gótico, de planta rectangular con tres naves cubiertas con bóveda de crucería que reposan sobre columnas robustas. A pesar de ser una construcción del siglo XVI, en épocas posteriores siguió cambiando su imagen debido a la sustitución de diversas naves por el mal estado que presentaban y la construcción sucesiva de otras nuevas y la  ampliación de la altura de la torre.

Entrado el siglo XX se acometen nuevas construcciones. En 2014, se restauró el chapitel que corona la torre-campanario.

De todo el conjunto, destaca la Puerta del Perdón, uno de los mejores ejemplos del gótico flamígero tardío en la provincia de Badajoz; la bóveda del sotocoro; y el retablo de la Capilla Mayor, muestra clara del renacimiento sevillano en Extremadura. 

Constructivamente, la fachada es un retablo pétreo, muy decorativo. Sin embargo, las imágenes de bulto redondo son escasas, limitándose a tres figuras, toscamente talladas en piedra blanca. La portada está compuesta por una serie de arcos superpuestos. El primero de ellos, un arco carpanel sobre el cual se sitúa un tímpano que alberga la imagen de la Virgen del Valle. Sobre este, un arco mixtilíneo decorado con elementos vegetales, animales y seres mitológicos. En la parte superior, y separado por una pequeña cornisa, se abre un óculo que sirve para iluminar el coro. Por último, un arco conopial redondea todo el conjunto. A sus lados podemos observar cinco medallones, ejemplo de la influencia renacentista en la obra. En estos medallones aparecen representados los cuatro evangelistas y Cristo. En el ático aparece el escudo real de Carlos I y un Calvario. La bóveda del sotocoro fue construida a la par que la Puerta del Perdón. Es, además, una de las pocas bóvedas de la iglesia parroquial que conserva su aspecto original. Es una bóveda estrellada de cinco claves decorada con granadas por sus nervios. 

En el interior del templo, el gótico queda relegado a un segundo plano gracias a la atención que despierta el retablo de la Capilla Mayor. Encargado al artista llerenense Juan de Valencia en la década de los ochenta del siglo XVI, es una de las mejores representaciones del renacimiento romanista en Tierra de Barros. Su elaboración se desarrolló durante varios años y no se instaló definitivamente hasta comienzos del siglo XVII. La temática del retablo es cristífero, relatando varios pasajes de la vida de Jesús en bajorrelieves. Además, en los intercolumnios aparecen esculturas exentas de los apóstoles y algunos santos. En la calle central aparecen san Marcos, antiguo titular de la diócesis prioral extinta; Santa María del Valle, titular de la parroquia; el Calvario y, por último, el Padre Eterno. 

En el presbiterio, los muros están decorados con pinturas de mediados del siglo XX del pintor Ramón Fernández Moreno, natural de Los Santos de Maimona. 

Destacan también los retablos de las capillas laterales como el renacentista de la Virgen del Rosario o los barrocos de la Sagrada Familia y la Dolorosa, este último procedente del desaparecido convento de clarisas de la localidad. Asimismo, destacan algunas imágenes como la propia imagen de Santa María del Valle, finales del siglo XVI; Santa Catalina, mediados del siglo XVI; San Antonio, Santa Bárbara, San Blas y San Roque, de finales del siglo XVII; la Virgen de los Dolores, atribuida a Gabriel de Astorga de mediados del siglo XIX; y, por último, el Cristo de la Misericordia, realizado en telas encoladas, llegado a la parroquia en la segunda mitad del siglo XVI.

En cuanto a la platería, sobresale el templete y custodia del Corpus Christi, del siglo XVIII, realizadas en Badajoz.