La muestra monumental mas importante no solo representa a la localidad de Marialba, sino que lo es de todo el municipio, es sin duda la Iglesia Martirial de Marialba basílica paleocristiana, que podría datarse en los siglos III y IV d.d.c., los restos arqueológicos considerados por varios historiadores como una de las primeras arquitecturas paleocristianas de la Hispania Romana.
La Fundación del Patrimonio Histórico de Castilla y León ha comenzado la excavación arqueológica de esta basílica sobre una superficie de 2.300 metros cuadrados, labor en la que opera un equipo de especialistas en historia, arqueología y epigrafía. Los trabajos realizados hasta el momento centrados en la cabecera del templo y en su entorno, han permitido localizar ya una serie de tumbas de niños, y otras donde se ubicaba a las personas mayores, de época medieval y un baptisterio visigótico, además han descubierto labores de distintas épocas con detalles curiosos como el hecho de que dentro del arco de herradura estén perfectamente definidos tres ábsides.
Cabe destacar los aspectos constructivos, y la propia orientación del edificio Norte-Sur, en lugar de la clásica Este-Oeste, hacen pensar a los expertos que en su origen fue una villa romana, convertida luego en templo y que más tarde paso a ser basílica martirial.
