De la construcción original se conserva la cabecera y parte del crucero, sin las bóvedas primitivas. El primer testimonio escrito de su existencia está confirmada por un documento del año 879 del Cartulario de San Pedro de Arlanza, sobre la restauración de la misma por Gonzalo Téllez, conde de Lara. Existe también una dedicatoria de época visigoda, de difícil interpretación, acerca de la fecha de restauración, pero lo que se sabe es que debió ser una de las últimas iglesias erigidas antes de la invasión árabe, junto a la de San Pedro de la Nave y Santa María de Melque. Dicha inscripción dice: “Oc exiguum exigua offlo Flammola votum” (la humilde Flammola ofreció el templo en cumplimiento de un voto). Se ha especulado con la posibilidad de que Flammola fuese la hermana de la condesa Munna, madre a su vez de Fernán González. Otras inscripciones de mármol halladas en la zona mencionan que Flammola fue enterrada allí en el año 929 o en el 935.