La construcción del templo de Santa Elena, tanto por las excavaciones realizadas recientemente en su entorno como por la documentación que conservamos, data claramente del siglo XII y ha sido modificada en su estructura relativamente poco -en época barroca se añade una torre con espadaña, más tarde, un nuevo cuerpo como sacristía-. En la leyenda de los pastores de Ledesma se cita la ermita de Santa Elena como lugar cerca del cual aparecieron muertos los dos santos cuando sonaron milagrosamente las campanas de San Pedro –iglesia hoy desaparecida- y no ha faltado tampoco quien supone el origen de esta iglesia en un pequeño humilladero dedicado a la Santa Cruz. Ni su condición de ermita en un principio ni su dedicación a la Santa Cruz pueden documentarse, aunque no sean hipótesis descabelladas, si tenemos en cuenta tanto su ubicación –a las afueras, en un importante cruce de caminos- como la advocación de Santa Elena, estrechamente ligada a la Invención de la Santa Cruz.
Situada en un pequeño promontorio extramuros, al suroeste de la Villa, esta iglesia comenzará a ser muy pronto cabeza de beneficio de los pueblos y fincas más cercanos: Villarmayor, Espino de los Doctores, Muchachos, Peñamecer y la aceña de El Palacio. Quizás por ese motivo y por las cuantiosas rentas que conllevaba la zona más fértil de las inmediaciones de de Ledesma, sobre la que ejercía jurisdicción, esta pequeña iglesia de arrabal fue haciendo un beneficio codiciado por los clérigos de la Villa. La feligresía propia de esta iglesia incluía tanto el arrabal de Santa Elena como el de San Pablo y algunas aceñas, como la llamada de Pedro Álvaro. No consta que haya tenido más que un beneficiado en toda su historia, pero ejercía, desde comienzos del siglo XVI, la función de arcipreste sobre la Villa y su comarca más inmediata, teniendo además, al menos, otros dos sacerdotes subordinados que llevaban la cura pastoral directa de las iglesias de Villarmayor y Espino, Muchachos y Peñamecer.
No será el cargo de arcipreste, sin embargo, el que posibilite al beneficiado de Santa Elena para entrar a formar parte del elitista grupo de los miembros de la clerecía, sino el reconocimiento como parroquia antigua de esta iglesia del arrabal y, en consecuencia, de su beneficiado. El 20 de enero de 1505, tras varias disquisiciones sobre el asunto, por estar su iglesia fuera de la Villa, el beneficiado de Santa Elena será admitido en la clerecía como miembro de pleno derecho. Queda así marcado el momento en el que esta parroquia extramuros comienza a ser oficialmente una de las importantes iglesias de Ledesma.
Aunque recalará en esta iglesia, en el siglo XVII, la cofradía de San Esteban y San Bartolomé, no aparece antes de esta fecha más función importante que la capellanía dotada por el arcipreste Pedro Bázquez Rengiso, fallecido el año 1555 y cuya sepultura se conserva hoy en la pared del lado del evangelio, junto al presbiterio. Los primeros libros parroquiales de Santa Elena, para mayor oscuridad de este periodo, se dieron ya por perdidos en 1637. Fecha en la que arranca la documentación más abundante que de esta parroquia tenemos.