A igreja teve origem no séc. X, foi construída em cantaria de granito e lousa. Exibe três naves articuladas em quatro tramos, a central mais larga e tripla cabeceira de absides semicirculares. Existem três acessos de época românica: um no frontão triangular ocidental e dois na nave e na epístola.
A nave central está coberta por uma abóbada de berço levemente quebrada, enquanto as laterais estão cobertas por tramos de abóbadas de aresta central e de abóbadas de cruzaria simples. O braço norte do cruzeiro está decorado com uma arcaria cega.
O portal ocidental é renascentista e culmina com campanário do séc. XVIII. O portal oriental é românico e permitia a comunicação entre a igreja e o claustro, hoje desaparecido. O outro portal meridional, atualmente entaipado, exibe arco dobrado de volta perfeita, sobre jambas lisas. Deste lado esteve disposto o claustro primitivo, que foi substituído por outro tardo-gótico (séc. XVI), do qual somente permanecem alguns vestígios.
A escultura do edifício pode ser encontrada nos capitéis das janelas e nos pilares da nave, predominando, na sua decoração, os motivos geométricos e vegetalistas. Existem dois altares auxiliares nos tramos dos absidíolos, um do lado do Evangelho e outro do lado da Epístola. Ambos conservam compartimentos para as relíquias.
Telhados
Através dos dados recompilados na monitorização do edifício, foi determinado que os trabalhos mais imediatos e urgentes devem estar centrados na limpeza, melhoria e impermeabilização dos telhados, a fim de acabar com as humidades, que estavam a provocar deteriorações nalguns dos paramentos interiores do edifício. Esses trabalhos estão a ser realizados na zona da abside, absidíolos e sacristia.
Conjuntamente, também se considera limpar e melhorar os paramentos e tetos da sacristia, onde, também se renovará o pavimento.
Paralelamente aos trabalhos realizados na primeira fase, os técnicos do Plano de Intervenção Românico Atlântico estão a realizar a monitorização dos parâmetros ambientais e estruturais do edifício religioso, através da colocação de dispositivos e sensores que irão registando os dados e que os enviarão, posteriormente, através do sistema MHS ao centro de controlo, onde são processados e analisados. Com toda a informação obtida, a equipa multidisciplinar da Fundación Santa María la Real vai realizar o estudo das alterações ocorridas no edifício depois das primeiras e imediatas obras, de modo a estabelecer, posteriormente, um diagnóstico de atuações para a segunda fase de restauração do edifício.
A atuação centrou-se na adaptação do interior da sacristia para que nela se possa levar a cabo o culto nas estações frias, uma vez que é impossível acondicionar ambientalmente o espaço da igreja. Como tal, a intervenção consistiu na introdução de um módulo de novo design, composto por todos os elementos necessários para realizar as celebrações litúrgicas, introduzindo banco aquecidos através de uma lâmina radiante debaixo da placa de xisto e iluminando adequadamente o espaço. Por outro lado, a sacristia estava afetada por um problema de humidade que era urgente e necessário corrigir, através de ações como o selamento dos paramentos, o afastamento dos contrafortes ou a instalação de novas janelas que permitem a passagem de ar de forma automatizada, e que estão sincronizadas com os sensores ambientais do sistema MHS.
Por outro lado, nesta segunda fase também se dotou a zona dos absides e do cruzeiro de nova iluminação, mais eficiente e de acordo com um edifício com as características monumentais de San Martín de Castañeda.
A intervenção em bens móveis constou de duas ações diferentes. Por um lado, a que se centrou no restauro de um simples conjunto de pintura mural existente na abside lateral, datado da primeira metade do século XVII. As pinturas, que estavam num estado de conservação deplorável, simulam uma cúpula de lóbulos numa paleta de cores muito restrita, vermelha e preta. Por outro lado, para reforçar o caráter sagrado do novo espaço da sacristia como espaço litúrgico, e graças aos esforços do sacerdote, a paróquia obteve do Museo de los Caminos de Astorga uma talha românica da Nossa Senhora com o Menino, datada do primeiro terço do século XIII. Uma interessante peça que foi restaurada no atelier da Fundación Santa María la Real antes da sua colocação definitiva neste novo espaço.
