Vilafranca ha tingut dos ermites dedicades a la santa màrtir. La primera estava situada al lloc conegut com els bassis de Santa Bàrbara, prop del Barranc de la Fos i del Pou de la Llàmia. Aquella ermita antigament va estar dedicada a Sant Roc. Quan es va construir l’ermita actual l’any 1704, i al quedar-se la primitiva sense sant titular, la van dedicar a Santa Bàrbara.
Però no va durar molt aquesta dedicació, ja que no estava situada en lloc accessible per a ser visitada amb freqüència. Per això, el rector de la parròquia, l’Ajuntament i els devots del poble van demanar permís al Bisbe per alçar una ermita nova al costat del camí històric del poble a la ermita de la Mare de Déu del Losar.
El temple actual va ser edificat entre l’any 1773 i 1794. Es va tardar tant de temps perquè es va erigir absolutament a base de donatius.
Arquitectònicament, es tracta d’un esvelt edifici, de proporcions perfectament estudiades, de trets molt austers i amb elements neoclàssics i barrocs. Consta de tres naus, separades per pilastres amb capitells corintis, que sostenen una cúpula amb ornamentació decorativa.
L’ermita conserva els frescos i les pintures originals de l’època de la seva construcció: la part frontal del temple l’ocupa l’escena del martiri de la santa, les quatre petxines que sostenen la cúpula estan decorades amb els frescos de quatre santes verges de l’antiguitat cristiana, com son santa Caterina, santa Apolònia, santa Quitèria i santa Casilda, la resta de l’ermita també està ornamentada amb elements florals, geomètrics, etc. Tota la decoració ha sigut restaurada recentment amb gran èxit.
