L'edifici va ser manat construir per Ramir I com a palau, sent acabat l'any 842, formant part d'un complex arquitectònic que també comprenia la propera església de San Miguel de Lillo, erigida a tan sols cent metres de distància. Tanmateix, a causa de l'esfondrament de la capçalera i de part de les naus de San Miguel va ser transformat en església, probablement durant el segle xii, doncs la crònica silense de 1150 ja ho registra com a temple de Santa María.[1] L'edifici es troba al vessant meridional del Mont Naranco on existia un bosc en què abundava la caça. L'absència d'un absis destinat a contenir el tron del rei fa pensar que l'edifici va haver de tenir caràcter de palau de camp o residència reial dedicada a l'oci.[1]

El temple va ser declarat Patrimoni Mundial de la Humanitat per la Unesco al desembre de 1985.