La Iglesia Parroquial de la Asunción de Nuestra Señora es una joya del neoclasicismo del sureste madrileño. Pertenece a la Diócesis de Alcalá de Henares y al Arciprestazgo de Villarejo de Salvanés y fue declarada Bien de Interés Cultural por la Comunidad de Madrid en 1997.
Consta de una nave central con capillas laterales a las que se accede a través de un arco de medio punto y crucero. Se cubre la nave con una bóveda de cañón con lunetos. Los muros de todo el templo incorporan pilastras de orden corintio que ayudan a sostener el gran entablamento decorado con cornisa dentada. El interior está decorado con profusa ornamentación de guirnaldas, florones y discos. El templo está construido, casi en su totalidad, en mampostería en revoco. La torre se alza en tres cuerpos, abriéndose en ocho arcos de medio punto en el que alberga las campanas. Debe destacarse el vano con vistosa decoración plateresca que exhibe el muro de Poniente.
El retablo del altar mayor es un relieve de madera y yeso (probablemente de finales del siglo XVII) cuyo tema es la Asunción de Nuestra Señora, titular de la Parroquia. El fresco en la bovedilla del baldaquino de enormes columnas de orden corintio representa la Coronación de la Virgen María por la Santísima Trinidad.
De la antigua Iglesia del siglo XVI, llamada de Santa María la Mayor, se conservan la Torre y la Capilla Bautismal, y parte del muro exterior norte, todo de marcado estilo gótico-renacentista. Posteriormente, y siguiendo el estilo neoclásico, se reinició su construcción en 1763. Hoy nos encontramos algunas modificaciones que alteran la traza original. Se debe a que la obra inicial no satisfizo al entonces párroco de Brea, Gregorio Eguiletta, quien solicitó al Arzobispado de Toledo, del que dependía en aquel momento el templo, una nueva licencia de obra dirigida por Ignacio Thomas, discípulo de Ventura Rodríguez, y que finalizó entre 1776 y 1779.
La patrona de Brea es Nuestra Señora del Rosario. En su capilla se encuentra el altar menor con un retablo donde se ubica la imagen de la Virgen con el Niño en brazos. Las fiestas en su honor se celebran el primer domingo de octubre.
En el templo se pueden observar restos del órgano más antiguo de la Comunidad de Madrid. Es de estilo barroco, probablemente de finales del siglo XVII. Sólo queda el frontal, que actualmente es utilizado como retablo con imágenes donadas por los fieles, entre las que podemos encontrar un San Juanillo atribuido al famoso escultor renacentista Berruguete.
La custodia de Brea de Tajo tiene un gran valor histórico y artístico. De similares características a la de Toledo, de la Escuela de Arte, data del siglo XVI. Es el único pueblo de España que cuenta con la prerrogativa de sacar en procesión al Santísimo en su valiosa custodia de plata, según una Bula Papal del siglo XVI, en la Procesión del Encuentro al amanecer del Domingo de Pascua.
La pila bautismal es uno de los espacios más antiguos de la Iglesia, perteneciente a la primitiva iglesia.
La Comunidad de Madrid finalizó los trabajos de restauración del templo en 2005.
