La Iglesia de la Sangre constituye el primer recinto cultual de época cristiana de la localidad. Tras la conquista de la villa por el rey Jaume I, se procederá a la construcción del templo parroquial. En origen se trata de una iglesia del tipo denominado de «reconquista». Éstas se caracterizan por presentar una nave de salón, con arcos diafragma o apuntados que sirven para sustentar la cubierta leñosa, a doble vertiente o, bien, plana como posiblemente se dé en el caso de Vilafamés.
En la construcción inicial de la iglesia, dedicada a Santa María, se aprovecharan una serie de elementos arquitectónicos preexistentes como son un aljibe de época hispano-musulmana (encima del cual se construirá la nueva iglesia, utilizando éste como cripta de enterramiento) y parte de la muralla, igualmente de época andalusí y reformada en el siglo XIV.
De la iglesia original se conservan todavía la puerta sur de acceso, con arco de medio punto y los arranques de los arcos diafragma, en el interior del templo, así como restos pictóricos del antiguo retablo mural que se localizaba en la cabecera de la iglesia. Estas pinturas constituyen uno de los escasos ejemplos de pintura gótica mural existentes en la Comunitat Valenciana, lo cual las dota de un gran valor histórico y patrimonial.
Entre finales del siglo XIV y principios del siglo XV, la iglesia sufre la primera reforma, produciéndose una ampliación de la misma hacia la parte de los pies.
Durante el siglo XVII, con la construcción del nuevo templo parroquial, la iglesia de Santa María quedará en desuso. Este hecho motivará que la Cofradía de la Purísima Sangre de Jesús de la localidad, solicite del ayuntamiento la cesión de la iglesia. El 8 de enero de 1612, el ayuntamiento acordaba la donación. Este hecho comportará que, ya en poder de la Cofradía, se produzca una gran reforma del templo. Dicha reforma afectará tanto a nivel estructural, procediéndose a la mutilación de los arcos diafragma de la primitiva iglesia gótica, como a los elementos ornamentales que darán lugar a la configuración actual de la iglesia y, pasará a denominarse, a partir de este momento, iglesia de la Sangre, haciendo referencia al titular de la misma el Cristo de la Sangre.
La iglesia actual, se articula en una nave rectangular, con un cuadrado saliente al lado del Evangelio (la capilla de Santa Bárbara). De cuatro tramos más presbiterio, presenta coro alto en los pies y capillas en los laterales entre contrafuertes. En el alzado se utilizan pilastras adosadas de orden corintio, las cuales soportan un entablamento con resaltes en los ejes de las pilastras. Sobre éstas se sitúa la cúpula de cañón dividida por arcos fajones con lunetos, pero sin luz directa. Los únicos puntos de luz que presenta la iglesia, son la ventana saetera del presbiterio y la existente en el coro.
En la ornamentación interior destacan los diferentes retablos barrocos (altar mayor, capilla de San Cristóbal, capilla de Santa Bárbara y capilla de la Dolorosa) y las pinturas al fresco, con efectos ilusionistas y motivos de la Pasión en el presbiterio, atribuidas al entorno de los Guilló Barceló.
