Die Pfarrkirche Unbefleckte Empfängnis Mariens in Thernberg ist einer der bedeutendsten romanischen Sakralbauten Niederösterreichs. Die Mitte des 12. Jahrhunderts errichtete Kirche wurde vor 1164, möglicherweise um 1147, von Erzbischof Eberhard I. von Salzburg gemeinsam mit der Kirche von Scheiblingkirchen geweiht. Die Kirche war zunächst Eigenkirche der Ministerialen von Pittau, der späteren Herren von Thernberg, und gehörte ab dem 13. Jahrhundert zum Stift Reichersberg (OÖ). Die Erhebung zur selbstständigen Pfarre erfolgte erst 1782/84.
Der bemerkenswerte romanische Bau besteht aus Langhaus, eingezogenem Chorquarat und Apsis. Er entspricht im Typus der so genannten erweiterten oder vollständigen Anlage. Das Langhaus war ursprünglich durch das Bandrippengewölbe und einen stark vorspringenden Gurtbogen in zwei Joche unterteilt, woraus sich die strengen Langhausproportionen von 1:2 ergeben. Das Gewölbe im Langhaus gehört mit jenen in der romanischen Rundkirche von Scheiblingkirchen und in der Kapelle der Burg Liechtenstein zu den frühen Rippengewölben im nicht-klösterlichen Sakralbau Österreichs. 
Nach der Erhebung zur Pfarrkirche wurde Ende des 18. Jahrhunderts der bis dahin in seinem mittelalterlichen Bestand unberührte Bau durch die Umorientierung der Kirche nach Westen sowie Erhöhung und Neuwölbung wesentlich verändert und in den oberen Teilen des Langhauses zerstört. Der Eingangsbereich führt seither durch die romanische Apsis.
1977 wurden gotische Wandmalereien aus der Zeit um 1300 und 1400 freigelegt. Fragmente eines monumentalen Christopherus-Wandbildes an der Außenmauer wurden erst kürzlich entdeckt. Auf dem Hochaltar stand jahrhundertelang die berühmte gotische "Thernberger Madonna", die sich heute im Wiener Diözesanmuseum befindet.