A Teleki Sámuel (1739–1822) birtokközpontjává váló Sáromberke református egyháza a könyvtáralapító kancellár megkülönböztetett figyelmét élvezte. A patrónus tekintélyes és gazdag alapítványokkal támogatta a helybéli lelkészt és kántortanítót, emellett tudatosan törekedett arra, hogy az egyházi élet menetéhez szükséges korszerű épületekkel (lelkészi lakkal, templommal, iskolával) lássa el az eklézsiát. A barokk parókia 1767–1768 között épült és messze meghaladta egy átlagos vármegyei egyházközség korabeli igényeit – megrendelője jól tudta, hogy a képzett és tehetséges lelkészek Sáromberkére vonzásában és marasztásában a járandóságok mellett a tisztességes épületek is fontos szerepet játszhatnak. Ebbe a programba illeszkedik be a sáromberki református templom építése is.
Az írott források középkori templom létéről tanúskodnak Sáromberkén: a XV. század folyamán többször is említik a település Szent Mihály templomát. Nem tudni, hogy ez milyen viszonyban áll a falu oppidumá fejlődésével és a somkeréki Erdélyiek birtokosságával, illetve az Erdélyi testvérek, Miklós és István 1446-os birtokosztályával. Mindenesetre ennek a templomnak a tárgyi emléke az igen nagy művészettörténeti értékkel bíró, a 15. század második felére datált feliratos nagyharang. A besztercei műhely alkotásának tartott harang különleges értékét a rajta található nagyszámú zarándokjelvény adja: a Veronika kendőjét ábrázoló római, a három királyokat és Szent Orsolyát ábrázoló kölni, a Szent Servatiust ábárázoló maastrichti, a pápai jelvényeket ábrázoló római, valamint a Veronika kendőjét az apostolokkal ábrázoló újabb római zarándokjelvény.
A középkori épület helyére épülő 18. századi templom alapkövét 1784-ben tették le, 1785-ben már a fedélszék is a helyére került, ámde az épület használhatóvá csak 1790 táján vált. Amint a kőművespallér szerződése elárulja, Péchy Mihály (1755–1819) tervrajza alapján épült. Péchy ekkoriban hadmérnökként tevékenykedett Szebenben, a későbbiekben a debreceni református Nagytemplomhoz készített tervsorozata avatta a magyar klasszicizmus kiemelkedő építészegyéniségévé.
A kivitelező mesterek – Johann Hoffmann német kőművespallér, Győrfi Mihály ácsmester, Müncher Vilmos asztalos, Borbély Miklós lakatos – marosvásárhelyiek voltak, a klasszicizáló jellegű faragott kő kapuzat azonban Kolozsváron készült. A stukkókészítést a kőműves vállalta (szerződése szerint a boltívek közötti felületeket minél állandóbb és szebb munkával „gipsel meg stakaturázza”), akárcsak azt is, hogy téglából egy szép szószéket rak „gipszből ki cifrázott csinos stakatura munkával”, lepadolja a boltozat fölötti gerendás mennyezetet, beilleszti a faragott kő kapuzatot. A Győrfi ácsmester által készített eredeti toronysisak barokk jellegű volt, a mai, ívesen sudarasodó egyszerűbb toronysisak a 19. század második felében zajló átépítés eredménye.
Tér- és tömegelrendezését tekintve a sáromberki templom a beugró tornyos barokk templomok körébe tartozik: a homlokzati középtorony a hajó terébe vonva, az orgonakarzat fölött magasodik. Magyarországon a megoldás Franz Anton Pilgramnak köszönhetően honosodott meg a 18. század első felében (a ciszterciek szentgotthárdi temploma, az Erzsébet-apácák pozsonyi temploma). Erdélyi felbukkanása általában bécsi környezethez kötődik: a balázsfalvi görög-katolikus székesegyház (Johann Baptist Martinelli, 1738) vagy a brassói Szent Péter és Pál római katolikus plébániatemplom (Karl Joseph Lamasch, 1776–1782) udvari támogatással, bécsi építészek tervei szerint épült. Hasonló alaprajzzal rendelkezik a sáromberkivel szinte egyidőben, az erdélyi református arisztokrácia messzemenő támogatásával emelkedő szebeni református templom is.
A sáromberki református templom a falu főutcájának keleti oldalán áll. Hajójának hossztengelye megközelítőleg kelet-nyugat tájolású, keleten trapéz alak záródással. A nyugati, főhomlokzati oldalon a hajó terébe vont homlokzati középtorony épült.
Főhomlokzatát négy iónfejezetes pilaszter tagolja. Ezek fölött keskeny párkány szalad végig a homlokzaton, fölötte széles, frízszerű mezővel. A középtengely a torony vonalában kissé előreugrik, itt a pilaszterek és a fejezetek megháromszorozódnak. Ezt az alsó szintet erőteljes övpárkány zárja, amely koronázópárkányként az épület teljes kerületén körbeszalad. A függőleges osztást meghatározó pilaszterek vonalában a vízszintes tagolóelemeket barokkos golyvázás teszi plasztikusabbá. A toronytestet sávokkal keretelt háromszögű félormok kapcsolják a hajóhoz. A félormok közötti falmező sávozott vakolású, szélein lizénaszerű kiugrással, közepén vakolt szalagkeretes, záróköves ovális ablakkal. A toronytest felső részének négy oldalát iónfejezetes pilaszterek szegik, közöttük szalagkeretes-záróköves, félköríves záródású ablakok nyílnak, kiülő tükrös köténydíszekkel. A pilaszterek fölött keskeny párkány húzódik, a frízbe a torony mindenik oldalára egy-egy toronyórát szereltek. A homlokzatot enyhén ívelő óraíves koronázópárkány zárja, fölötte karcsú, ívesen sudarasodó toronysisak emelkedik a magasba, csúcsán toronygombbal és a protestánsok csillagszimbólumával. A tetőszerkezet a toronytest keleti oldalán ráépül az ezen az oldalon található templomablakra.
Az oldalhomlokzatokat párkányfejezetes pilaszterpárok tagolják, ezek között három-három vakolt szalagkeretes-záróköves, félköríves ablak nyílik. A keleti homlokzaton hasonló pilaszterpárok között egy keretezetlen félköríves ablak látható.
A templom bejárata a főhomlokzat középtengelyében, a torony alatt nyílik. Kolozsvárról rendelt, faragott kő kapuzata a templom egyik legigényesebben kiképzett részlete. A lemez- és pálcatagokkal díszített nyíláskeretet egy-egy párkányfejezetes pilaszter szegélyezi, a fejezetek felett három tagozatból álló keskeny párkány, majd egy egyszerű pálcatag szalad végig. A fríz cseppkődíszes triglifsora a kapuzat klasszicizáló jellegét erősíti. A testes, szépen profilozott architráv fölött szélein volutás díszekkel határolt mező, benne az építtetőkre és az 1785-ös építési évre utaló vésett, latin nyelvű feliratot hordozó emléktábla. A kompozíciót szegmensíves párkány zárja, fölötte urnadísz található.
A kapun belépve az orgonakarzat alatti kis csehsüvegboltozatos térbe jutunk, melynek négy sarkában homorúan ívelt, párkányfejezetes pilaszterek állnak. Jobbra a karzatra felvezető fa csigalépcső indul, balra egy szintén csehsüvegboltozatos kis helyiség nyílik. Ezt a hármas osztású, torony alatti térszakaszt hármas árkád választja el a templomhajótól, ahová a középsőn keresztül vezet az út (a másik kettő vakárkád). Az árkádok közötti két testes pillér a beugró torony tartóelemeként tör az orgonakarzat fölé. Az árkádok előtti neoreneszánsz faballuszteres mellvéddel kialakított orgonakarzatot két zömök, entázisos kőoszlop tartja, szépen faragott attikai ión fejezettel. A karzaton áll a templom 19. századi orgonája, korinthoszi fejezetes kanellúrázott pilaszterekkel díszített klasszicizáló szekrényben. Schneider Károly brassói mester készítette 1857-ben.
A hajó oldalfalait iónfejezetes pilaszterkötegekkel hangsúlyozott falpillérek tagolják. Az abakuszvirágos fejlemezek fölött széles, gazdagon profilozott párkányzat húzódik, erre szaladnak le a boltozat kosáríves kettős hevederei. A nyugati oldal hevederíveibe részben beleépülnek a torony hatalmas tartópillérei.
A templomhajót két, kettős hevedereken nyugvó csehsüvegboltozat, a nyolcszög három oldalával zárt keleti végét pedig negyedgömb formájú boltozat fedi – a padlástérben azonban az derül ki, hogy nem valódi boltozatokról, hanem azokat imitáló faszerkezetekről van szó mindhárom esetben. A karzat fölötti térszakaszt három kis csehsüvegboltszakasz fedi. A boltmezőket és a hevedereket rokokó jellegű stukkókeretek díszítik, rozettás rácsokkal, volutákkal, füzérekkel.
A templom jelenlegi térszervezése egy 1950-ben lezajlott nagyarányú átalakítás eredménye. A szószék eredetileg az igehirdetést előtérbe helyező protestáns hagyományoknak megfelelően a templom északi falának közepén állt, e körül csoportosultak három oldalról a padok. 1950-ben a téglából készült, íves formájú barokk szószékmellvédet elbontották, az új fa szószéket pedig a hajó keleti végében állították fel. Ekkor került ide a függönydíszes 18. századi szószékkorona is, melynek csúcsán, kartusok és zsúfolt barokk ornamensek közül kiemelkedő volutákon a reformátusok közkedvelt szimbóluma, a fiaiért vérét ontó pelikán jelenik meg.
A berendezés máig őrzi a 18. század végén Müncher Márton által készített egyszerű, de a templombelsőhöz kiválóan illeszkedő, egységes kiképzésű fenyőfa padokat. Jelenleg két sorban helyezkednek el, a férfiaké a déli, a nőké az északi oldalon. A sorokat lezáró padok előlapjait mélyített mezőben három-három négyszögű, ívelt, volutás szegélyű tükör díszíti. A jelenlegi szószék déli oldalán az annak idején „pro distinctione” fedeles-támlás kiképzésű papi pad, északi felén pedig egy ívelt vonalú, háttámlás kialakítású pad áll.