Al segle XVI l'església deixava de ser parroquial i amb el temps va esdevenir un santuari dedicat a Santa Helena, a cura d'un ermità. Des de finals del segle XIX va quedar abandonada i sofrí diverses expoliacions. L'edifici ha estat objecte d'una notable consolidació i pavimentació entre els anys 1990 i 1992.

Es pot documentar indirectament el lloc gràcies a l'esmentada butlla pontifícia de l'any 974 que fa referència als delmes i a les primícies que cobrava l'església de la Santa Creu, cosa que permet suposar que l'indret ja devia estar poblat en aquell temps. El primer esment directe (loco Sancte Crucis) no és, però, fins el 1336, en un document del monestir de Sant Pere de Rodes. En els últims segles de l'edat mitjana, el lloc va sofrir un gran despoblament, el motiu del qual no se sap amb certesa. Els habitants de Santa Helena, segons sembla, van ser els fundadors del barri mallorquí de la Santa Creu, on hi ha un temple dedicat a santa Helena.

L'edifici

L'església constitueix un exemplar notabilíssim del preromànic català. Cal destacar la voluntat monumental i l'elaborat sentit compositiu demostrat pels seus constructors; en cap cas no es pot considerar una edificació ruralitzant. 

L'edifici actual és el resultat de diverses etapes constructives. L'obra originària, databla al segle IX, constava d'una sola nau de planta rectangular, amb coberta d'embigat i capçada a l'est per una torre tronco-piramidal de tres plantes. La primera transformació del edifici datada de la primera meitat del segle X, va ser la construcció d'un absis trapezoidal cobert amb volta de canó que es va afegir a l'est de la base de la torre, la qual es va haver de perforar; també se'n van perforar les façanes nord i sud, per tal d'encaixar-hi dues absidioles trapezoidals. Als segles XVI i XVII es va torna a modificar la planta del temple amb l'afegitó de dues naus laterals, reforma que comportà l'enderroc dels murs de la nau central primitiva i la construcció de voltes noves a gran part de l'edifici modificat.

Una finestra de doble esqueixada i gran desenvolupament interior s'obre a l'absis central. A l'exterior de la finestra, una fila de rajols ceràmics amb el cantell dentat i col·locats de pla n'extradossen l'arc. A cadascuna de les façanes conservades de les absidioles hi ha una finestra de característiques interiors idèntiques.

La torre es conserva pràcticament integra. Exteriorment, les quatre façanes tenen dos nivells de cornises, formades per una filera horitzontal de dues lloses planes, que coincideixen amb els pisos interiors. Al centre de la façana oest del pis superior hi ha una obertura d'arc escanyat, el llindar de la qual se situa sobre la cornisa i al mateix nivell que el trespol interior; dues finestres d'arc de mig punt, amb els muntants marcadament avançats, es troben a banda i banda de l'obertura més gran. A la façana sud hi ha tres nínxols de poca profunditat i arcs de mig punt, amb el parament intern format per elements reaprofitats de terra cuita i talla rectangular en disposició reticular; la fornícula central queda flanquejada, en un nivell més alt, per dues finestrelles allargades amb arcs d'acusada ferradura. Dues finestres amb arc de ferradura s'obren a la façana est. La façana nord té una disposició semblant a la façana sud; li manca, però, la fornícula central, Uns capcers elevats de forma triangular coronen els murs est i oest de la torre. La cobria una teulada de doble vessant, segurament de lloses. A l'interior, els embigats que separaven els pisos van ser substituïts per voltes de mig punt. A l'arrebossat interior del primer pis s'observa una creu patent de dimensions destacables.

El campanar de cadireta de dos ulls que es dreça sobre el primitiu capcer de la façana oest és una obra tardana.

A l'interior de les absidioles hi ha vestigis de decoració pictòrica, formada per una quadrícula alterna de quadres blancs i vermells. El mur est de l'absidiola sud presenta una excepcional, encara que força malmesa, decoració d'estuc que consisteix en un fris de dues sèries de fornícules poc profundes disposades a banda i banda de la finestra central; els nínxols són formats per pilastres i capitells simulats que sostenen arcs ultrapassats. Es tracta d'una ornamentació força singular que no té cap paral·lel anterior al segle XI a Catalunya.