Es en la segunda mitad del siglo XVI, especialmente desde 1574, cuando los frailes franciscanos consiguieron permiso para fundar un convento en el Valle de San Bartolomé; sin embargo, este convento y la misión de los franciscanos estaban dirigidos a los indígenas, y no hay pruebas, por lo menos, de intentos de levantar una parroquia dirigida hacia los demás miembros de la población. Es hasta el siglo XVII cuando hay conflicto entre un cura y los franciscanos por problemas de jurisdicción; sin embargo, no hay pruebas de una primera construcción hasta 1635.
Cabe apuntar que la primera dedicación del templo fue a San Pedro.
Es evidente que la iglesia funcionó mientras no creció la población, pero, como en el caso de muchas construcciones del siglo XVII, fue reemplazada por otra en el siglo XVIII. En efecto, hacia 1715 estaba en pleno proceso de construcción un nuevo templo, del cual solo se conserva parcialmente la torre. El crecimiento del número de pobladores, el que el templo de San Francisco pasara a ser ayuda de parroquia y la importancia económica de Valle de Allende, que era cada vez mayor, impulsaron la construcción de otro templo, ahora sí, el que se conserva actualmente. Una herencia franciscana fue la devoción por la Virgen del Rosario, que promovió el cambio del patronato de San Pedro a dicha Virgen del Rosario, cuya imagen llegó del templo de San Francisco.
La arquitrabe de la portada principal tiene grabado que la obra comenzó el día 2 de mayo de 1788 y, en la cornisa, que fue dedicada el día 6 de mayo de 1792.
Según Clara Bargellini, el templo de Valle de Allende se le debe atribuir a Nicolás Morín, arquitecto conocido por su trabajo en la parroquia de Chihuahua, hoy su catedral.
La parroquia está frente a la plaza; su volumen se recorta contra el cielo azul intenso de la región, no solamente por su masividad, sino también porque está pintado de blanco, con excepción de algunas partes, como la portada y la torre.
El templo mide aproximadamente 37,5 metros de largo por 8,4 metros de ancho y 13,4 metros de alto. Su característica sobresaliente es que está coronado por una cúpula que lo destaca entre las obras de la región.
El templo tiene siete tramos: el primero corresponde al coro y al sotocoro, tres en la nave, el crucero y dos en el presbiterio, con capillas laterales.
