Le prime notizie sicure della chiesa sono del 1038, allora dipendente dalla diocesi di Torino. Risale a quello stesso anno l’attestazione dell’esistenza di un monastero benedettino, dipendente da quello di S. Giusto di Susa. Nel 1817 la Parrocchia passerà alla ricostituita diocesi di Pinerolo, che in epoca napoleonica era stata annessa a quella di Saluzzo. La presenza del complesso religioso ha determinato la denominazione antica del comune di Cantalupa, chiamato appunto Monastero di Frossasco.

Il legame della Parrocchia col detto monastero è rimarcata dai prepositi locali, che fino alla metà del XVII secolo erano monaci regolari, spesso originari di Piossasco. Nei consegnamenti catastali del XV sec. gli stessi prevosti risultano signori del luogo, e i conti di Mombello consignori di Frossasco riconoscono varie pezze di terreno di Cantalupa dipendenti dal diretto dominio dei Benedettini. Ancora a inizio XVII sec. i prevosti del monastero pretendevano il giuramento di fedeltà dai proprietari nella consegna dei loro beni, nonché certi diritti correlati.

Segno della supremazia temporale del monastero su Cantalupa si avverte ancora a fine XVII secolo, allorquando il Comune non figurava nel mandamento di Frossasco, e infatti fino al 1712 il giudice di Frossasco non poteva arrestare un omicida nel luogo di Monastero, proprio perché esso era considerato “terra di Chiesa” ossia feudo della stessa. Strumento per rimarcare la preminenza della chiesa di S. Maria del Monastero su quella di Frossasco fu rappresentato dalla presenza in quest’ultima di pitture antiche con le armi degli abati dei casati Piossasco, Revigliasco, Gorsenna.

La chiesa originaria doveva essere affiancata dal monastero, al posto del quale oggi è la casa parrocchiale. Unica traccia dell’antico complesso è costituita dal campanile, in semplice stile romanico, a sei piani scanditi da archetti pensili con finestre bifore e feritoie.

L’attuale chiesa, in stile barocco, è costruita tra il 1740 e il 1750. La facciata, in laterizio a vista, è sovrastata da frontone a timpano. L’interno, a navata unica, è scandito da lesene. Il soffitto consta di una volta a crociera che prosegue a botte sui transetti. L’abside è coperto da volta emisferica. Le superfici sono abbellite da stucchi e pitture.

Risultano appartenere alla giurisdizione parrocchiale la cappella intitolata a S. Antonio in Cantalupa, e quelle rurali di S. Maria Maddalena, riedificata nel 1727 e rimarchevole per l’originale architettura, e di S. Martino.