La fondation du monastère de religieuses bénédictines remonte au XIIe-XIIIe siècle, période chronologique dominée par les principes esthétiques du roman tardif. Le monastère féminin de Villamayor est dissous au XIVe siècle par l'évêque Gutierre de Toledo et définitivement annexé à San Pelayo d'Oviedo/Uviéu en 1530.
Il est ensuite rabaissé au rang de prieuré et l'église est désaffectée. Elle va connaître différents usages: elle sert de cimetière jusqu'à la confiscation des biens de l'Eglise puis reçoit -sur l'espace qui correspondait à la nef- une nouvelle construction d'abord destinée à être une prison puis, en 1910, une école.
Il reste aujourd'hui, de la structure romane, le chevet et le début de la nef avec le portail Sud de l'église. Le plan prévoit une nef unique rectangulaire et un choeur composé d'une section droite et de l'abside semi-circulaire. La nef est recouverte d'une voûte en berceau, tout comme la section rectiligne de la voûte de l'abside. La voûte en cul de four est réservée à l'abside semi-circulaire.
L'abside compte deux colonnes liées surmontées de chapiteaux à motifs végétaux, de modillons et de métopes; et une fenêtre centrale avec des colonnes et des chapiteaux végétaux et deux bandes à damiers qui parcourent le périmètre. L'intérieur est traversé par une arcature aveugle de huit arches. Un arc de triomphe est doublé d'un auvent en damier et de chapiteaux à motifs végétaux.
Seul le portail Sud a été conservé, qui ouvre sur la place et sur la nouvelle église paroissiale. Il se compose de trois archivoltes dépourvues de décoration et protégées par une corniche de modillons et de métopes. Les chapiteaux sont décorés de motifs végétaux ou complexes, parmi lesquels il faut citer ceux du piédroit: l'Adieu du Chevalier, une scène surchargée présentant une dame, un chevalier et un faucon.
