La chiesa di Santo Stefano è la prima pieve sorta a Serravalle capoluogo ed è riconducibile alla seconda metà del XIII secolo. Nella zona erano comunque già presenti pievi a Vinacciano, di Groppoli e di Casalguidi.

La facciata si presenta ancora nella sua originaria forma romanica, ben conservata nonostante i successivi rimaneggiamenti. Il campanile invece è stato ricavato da una precedente torretta difensiva del castello, del quale ha conservato l'antico passaggio. Su di essa si erano asserragliati i Panciatichi, durante le loro lotte con i Cancellieri nel XVI secolo. Per rompere gli indugi e prendere la torre, i Cancellieri fecero appiccare un fuoco che danneggiò sia la struttura che la chiesa adiacente.
Dopo l'incendio del 1501 l'edificio è stato ristrutturato e arricchito di decorazioni ed arredi, come l'organo installato nell'Ottocento, proveniente dalla rinomata bottega degli Agati. All'interno si possono ammirare le statue di San Ludovico di Tolosa e di Sant'Antonio Abate, opere in terracotta provenienti dalla scuola dei Della Robbia, mastri ceramisti che hanno operato in tutta la Toscana per molti secoli.
Gli abitanti di Serravalle sono particolarmente devoti a San Lodovico, che si dice sia miracolosamente apparso nel 1306 a scongiurare un assalto dei Lucchesi. Per questo Giovanni della Robbia ha raffigurato il santo con in mano un modellino della città, che nella scultura invetriata dell'artista ha sostituito il pastore previsto dal progetto originale. La statua è stata realizzata non più tardi del 1628.
Tra gli altri arredi spicca il Crocifisso ligneo sull'altare maggiore, realizzato dall'artista pistoiese Giovanni Zeti nel 1619. Altre opere d'arte sono custodite nella cappella del SS. Sacaramento. Nella sagrestia è presente un dipinto della Madonna con Bambino in mezzo ai Santi, un tempo collocato sopra l'altare maggiore. I lavori di restauro hanno evidenziato la presenza di due figure, che probabilmente rappresentavano i committenti dell'opera, cancellate con la sovrapposizione dell'immagine di Santa Lucia.