El templo de Santa María de la Asunción de Xemein fue creado en el siglo X, siglo de propagación del cristianismo y de fundación de pequeños monasterios. Hasta la fundación de la villa de Markina (1355), los patronos de este monasterio eran las casas de Barroeta y Ugarte, ambas de Xemein. Estas familias ocupaban en la iglesia los asientos principales y cobraban parte de sus diezmos. En el siglo XIV (1355), al fundarse la villa de Markina, en su carta puebla o carta fundacional se dice que el monasterio de Xemeingan sería común a la villa de Markina y a la anteiglesia de Xemein. Con la entrada de la villa en el patronato comenzaron las controversias, pues las casas de Barroeta y Ugarte alegaban su totalidad. Estas disputas obligaron a la villa a edificar la iglesia de San Pedro de Elizabarria. Los conflictos sobre el patronato se fueron sucediendo posteriormente. En el siglo XVII, la mitad del patronato la disfrutaba la villa de Markina y la otra mitad, las casas de Ugarte y Barroeta, patronatos estos que más tarde pasarían a la casa de Peñaflorida.
La fábrica de la iglesia de Xemein se desarrolló en el siglo XVI y en ella intervinieron los maestros Martín Albisua, Rodrigo Albiz, Miguel Elorriaga, Juan Emasabel y el carpintero Pedro Andrino. En el siglo XVII se construyeron los complementos del templo: el coro, la sacristía y la torre. El coro alberga el órgano (1910), obra de la casa Amezua. Debajo del coro hay imágenes del Sagrado Corazón y de la Virgen del Rosario. La iglesia de Xemein alberga, asimismo, los sepulcros en piedra de las familias Mugartegui y Peñaflorida, y la capilla de Gaytán de Ayala, con una Virgen del Pilar y el emblema de la familia en la reja.
La primitiva sacristía estuvo detrás del altar mayor, pero en el siglo XVII, por problemas de espacio y de humedad, se comenzó a construir la sacristía que hoy conocemos. En su ejecución intervinieron los maestros Gaspar Balzola, Martín Ibarluzea y Lucas Longa. En cuanto a la torre, la comenzó a edificar en 1625 Juan de Urizar Zabala; sin embargo, al no gustar su proyecto, Urizar mismo llevó a cabo el diseño presentado por Juan de Aguirre. Es de dos cuerpos, de piedra arenisca, rematada por un chapitel y una cruz.
Declarada Monumento Nacional de Euskadi, pertenece al modelo de iglesia salón o hallenkirche, como se denomina en Alemania: presenta una planta rectangular de tres naves separadas por seis columnas de caliza; los muros en la parte exterior son de sillería caliza, mientras que el interior aparece enlucido; la bóveda es de crucería estrellada con combados. Tiene dos accesos: uno, en arco de medio punto adovelado en la fachada oeste, y el acceso principal, en doble arco precedido de un pequeño atrio, en la sur. En lo que a contenido mobiliario se refiere, destaca el retablo mayor de estilo renacentista. Fue realizado en la primera mitad del siglo XVI y está estructurado en un banco, cuatro pisos, tres calles y cuatro entrecalles. En su ejecución debieron de intervenir varios autores.