La primera iglesia data de la época visigótica y fue renovada por Fernán González con el impulso de la reconquista, pero pronto la vida monástica se apaga bajo las razzias de Almanzor, a finales del s. X. Sin embargo, apenas medio siglo más tarde, el abad de San Millán de la Cogolla (Domingo Manso) recibe el encargo de impulsar el cenobio. En su empeño construye una iglesia prerrománica y consigue situarlo en uno de los monasterios de referencia del Reino de Castilla y León. Su sucesor, el abad Fortunio, continúa la renovación, sustituyendo la cabecera por otra de románico pleno e iniciando las obras del claustro.

Lamentablemente para los amantes del románico, la iglesia fue derribada en 1751 bajo los planos de Ventura Rodríguez para acometer la última transformación drástica del templo que lo convirtió en uno neoclásico. Lo más destacado del monasterio es precisamente lo que queda de aquel románico original.

Hay que fijarse, a ser posible acompañado de un guía del propio monasterio, en tres conjuntos que conservan la obra románica. La Puerta de las Vírgenes, que comunica el templo con el claustro; el claustro bajo, sobrecogedor por el espacio en sí, pero además adornado con pilares, bancos, columnas y 64 capiteles con plantas y animales fantásticos; y los ocho relieves o estaciones que adornan las esquinas con escenas de la muerte y resurrección de Cristo.