Man formoder at Vallensbæk Kirke blev i bygget i årene 1150-1200.

Den bestod da af romansk kor og skib, opført i kridtkvadre. Tårnet blev føjet til i årene efter 1500 i sengotisk stil: Den nederste del af kridtkvadre i skifte med munkesten, oventil udelukkende af munkesten i munkeskifte.

Våbenhuset blev fornyet ved en gennemgribende restaurering af kirken i 1865. Vallensbæk Kirkes enestående kalkmalerier stammer fra ca. 1450 og er af "Isefjordsmesteren".