La iglesia parroquial de Pelayos del Arroyo es un buen ejemplo de románico rural segoviano y se construyó entre los siglos XII y XIII. Aparece externamente como una construcción muy modesta sin demasiado interés aparente, mientras que su interior aporta elementos destacables. Construida con modesto calicanto, fue reformada repetidas veces incluyéndose una extraña espadaña en el ábside original. Aparte de los canecillos, cuenta con un retablo barroco y destacados capiteles, así como una notable portada formada por tres arquivoltas decoradas a base de motivos vegetales simplificados. En los capiteles aparecen leones y arpías.
En el interior es interesante el capitel que se encuentra en el arco de triunfo en el que aparecen diversos personajes que conforman una escena caballeresca: un guerrero, dos mujeres a caballo y otras figuras de difícil identificación. Su primitiva cabecera con arco triunfal ojival y arquería sobre columnas tiene capiteles que representan en composiciones sinuosas figuras de leones, sirenas y la escena de "la despedida del caballero". Un sencillo ábside semicircular con un solo ventanal y espléndidos canecillos en la cornisa reproducen bustos humanos y de animales. Conserva además la bóveda de medio cañón apuntado del tramo de la cabecera, una pila bautismal y pinturas murales que representan escenas de la vida de San Vicente, todo ello de época románica.
