La pieve di Santa Maria in Vicopisano, originariamente dedicata anche a San Giovanni Battista, risale, nelle sue forme attuali, al XII secolo. E’ la più antica e la principale delle chiese che si trovavano nelle immediate vicinanze di Vico, ed è l’unica ad essere stata costruita all’esterno delle mura, senza l'orientamento canonico con l'ingresso rivolto ad occidente. Infatti la facciata è rivolta verso una delle porte di ingresso del castello, Porta Maccioni, poi divenuta porta della Rocca. La chiesa è nominata per la prima volta nel 934, ma da questo documento si può capire che esisteva già da qualche tempo.
 
LA FACCIATA E L'ESTERNO
La costruzione attuale è del XII sec. ed è un esempio ben conservato di Chiesa romanico-pisana caratterizzato da una pianta basilicale con abside unica. La muratura è realizzata in pietra verrucana e la facciata è spartita in due ordini sovrapposti da una cornice orizzontale. Nella parte superiore, decorata da archetti pensili, si apre una bifora. La parte inferiore, dove si aprono tre portali, è arricchita da semicolonne che reggono arcatelle pensili: queste ultime sono sormontate da oculi e racchiudono rombi scolpiti con motivi geometrici e vegetali. In evidenza, alla sommità della lesena di sinistra, un bassorilievo in pietra, databile all’VIII-X secolo, rappresenta probabilmente un episodio evangelico.
La fiancata meridionale, in cui si apre un unico portalino, ha in alto quattro strette monofore, di cui una decorata con un motivo a tralci di vite con foglie. Sia il fianco che l’alzato della navata centrale hanno archetti pensili che racchiudono pietre scolpite e poggiano su peducci decorati con volti umani, figure di animali e motivi naturalistici eseguiti a rilievo. Da notare una serie di iscrizioni medioevali incise nella parte bassa della muratura che denunciano la presenza in antico di un cimitero intorno alla chiesa. La fiancata settentrionale risulta invece priva di decorazioni in quanto a questa si dovevano appoggiare le strutture del chiostro e della casa del pievano. Al XVIII secolo risalgono i prolungamenti delle navate laterali e il campanile.
 
L'INTERNO
L’interno è suddiviso in tre navate da dodici colonne granitiche con capitelli di varia foggia: quelli medioevali sono in pietra serena; il primo, il terzo e l’ultimo di sinistra sono in marmo scolpito a foglie d’acanto, gli ultimi due poggianti su colonne marmoree scanalate, e provengono da edifici di epoca romana. Due pilastri definiscono la vasta zona presbiteriale dove si trova l’altare maggiore, ricostruito agli inizi del Novecento riutilizzando antichi rilievi con motivi vegetali e zoomorfi, probabilmente appartenenti alla chiesa altomedievale.
 
LA DEPOSIZIONE DELLA CROCE (SEC. XIII) 
Nell’abside è collocato il maestoso gruppo ligneo della Deposizione, risalente al primo ventennio del Duecento e con evidenti assonanze con l'altra Deposizione presente in Provincia di Pisa, quella di Volterra. Esso costituisce uno dei rari esempi di questa tipologia di sacra rappresentazione, un tempo assai diffusa, l'unico di cui si conserva la quasi totalità delle figure originarie: di restauro sono soltanto le teste degli angeli, alcune parti del San Giovanni e il calice. Sono presenti inoltre tracce dell’antica policromia delle vesti. I personaggi raffigurati sono (da sinistra a destra): la Madonna dolente, Giovanni di Arimatea che raccoglie il corpo del Cristo, il Nicodemo che toglie i chiodi dai piedi e S. Giovanni con in mano il Vangelo. Oltre ad essere uno dei pochi esemplari rimasti è uno tra i più singolari, poiché la figura di Cristo è rappresentata in una maniera inconsueta, fortemente arcuata e nell’atto di cadere, prova che l’artista che realizzò tale opera aveva abbastanza autonomia da distaccarsi da quelli che erano i modelli 
consueti, cioè il Cristo ancora inchiodato alla Croce, avvicinandosi a modelli più "gotici", con una maggiore attenzione alla linea curva e sinuosa, che va a sostituire la linea retta e la rigidità tipica dell'arte romanica.
 
GLI AFFRESCHI (SEC. XIII)
Le massicce pareti in verrucano conservano frammenti di affreschi duecenteschi, recentemente restaurati. Rappresentano scene tratte dal Vangelo, e testimoniano l’usanza di illustrare le Storie Sacre, per farle meglio comprenderle ai fedeli più rozzi ed illetterat (Biblia Pauperum)i. Il ciclo inizia sulla parete della navata destra, dove si riconoscono le scene della Annunciazione, della Visitazione e della Natività; segue, probabilmente, l’episodio con Erode che ordina la strage degli innocenti. Al di sopra delle scene narrative vi sono motivi decorativi a girali e a riquadri alternati a scacchi; al di sotto, decorazioni a finto drappeggio. Sulla controfacciata, a sinistra sono rappresentate due scene sovrapposte: in alto è riconoscibile il Battesimo di Cristo, al di sotto San Giorgio, il drago e la principessa; a destra le tracce recuperate dal restauro non sono leggibili. Sulla parete della navata destra sono state restaurate due scene: una raffigura forse la Cattura di Cristo, l’altra la Pentecoste. L'intero ciclo terminava con la deposizione lignea che poneva fine alla vicenda terrena di Gesù. Il ciclo di affreschi venne coperto di intonaco tra il XVI e il XVII secolo, quando alle pareti furono addossati i grandi altari in pietra serena tuttora esistenti.
 


ALTRE OPERE
Per quanto riguarda altre opere che è possibile trovare nella chiesa, si segnala la statua lignea del San Giovanni Battista, conservata dentro un tabernacolo quattrocentesco posto all’inizio della parete sinistra. La scultura, a cui la testa e le mani sono state pesantemente restaurate nel Seicento, nelle sue parti originali risale alla fine del XIV (o secondo alcuni agli inizi del XV sec.) ed è ascrivibile alla mano di Nino Pisano.
Alle pareti e nella navata centrale sono conservate delle lapidi tombali di varie epoche (XV-XVII sec.).
Il fonte battesimale, realizzato nel XV-XVI secolo, reca sul bordo un rilievo raffigurante il Battesimo di Cristo, attribuito ad un artista fiorentino attivo a Pisa nella seconda metà del Quattrocento.
Di particolare rilievo sono due acquasantiere: la prima è collocata a destra della porta d’ingresso ed è composta da un capitello romano in stile corinzio che regge una vasca marmorea ricavata da un cippo etrusco; la seconda, posta vicino al portalino laterale, è a forma di urnetta rettangolare ed è decorata a rilievo con motivo a rosette; risale al XIII secolo e proviene dalla chiesa di San Iacopo di Lupeta.