La chiesa protoromanica, risalente al X – XI secolo, è stata oggetto di un complesso restauro che ha consentito di recuperare lo spazio a tre navate concluse da tre absidi, che insieme al campanile appartengono al nucleo architettonico originario, mentre la parte anteriore è decisamente settecentesca.
San Leolino era un vescovo che visse nel III secolo dC e fu martirizzato in Val di Sieve. Nei secoli 9 ° e 10 era probabilmente Conti Guidi (potenti, conti feudali della regione Romagnolo) che hanno incoraggiato il culto di San Leolino quando hanno preso possesso delle regioni Casentino e Valdarno. Questo probabilmente spiega la presenza di altre quattro chiese dedicate al culto di San Leolino in una piuttosto piccola area: San Lorino in Monti (Londa); San Leolino in Val d’Ambra (Bucine); San Leolino in Conio (Castellina in Chianti); San Leolino a Panzano (vicino a Greve).

 

Possiamo vedere che la chiesa è a tre navate, divise da pilastri che sostengono archi quadrato sezionato e terminanti in tre absidi semicircolari, di cui, quello centrale è il più grande.
Se esaminiamo la struttura della Pieve, possiamo trovare aspetti architettonici caratteristici, particolari al periodo romano antico. Anche se la chiesa è stata recentemente restaurata, la parte posteriore, le tre absidi, parte della navata, e la parte inferiore del campanile sono datati dalla costruzione originale. La parte superiore del campanile, che ha quattro archi aperti circondati da pietra a forma di cuneo di colore verde e bianco si alternano, è molto simile al campanile della chiesa di San Pietro a Ripoli costruita in un secondo momento.