Antic monestir que malgrat no existir documents que ho certifiquin, es creu que ja existia abans de la invasió musulmana de la península (710 d.C.). Tampoc ens ha arribat cap resta d'edificacions anteriors al segle XI. Molt probablement fou arrasat en alguna de les múltiples ratzies musulmanes. La primera notícia acceptada per tothom al voltant del cenobi data de l'any 874, en un document del monestir d'Alaó, on es fa referència als monjos d'Ovarra. De totes maneres, existeix un document on consta una donació feta per un tal Incliga a l'abat d'Ovarra, Ègica. Aquest document podria estar datat a l'any 871.  

Entre els segles IX i X el monestir pateix una greu crisis institucional, malgrat viure una important expansió territorial per la vall de l'Èssera. A principis del segle X s'estableix una intensa relació entre el cenobi i la casa comtal de Ribagorça. El comte Unifred I Bernat i la seva esposa Toda van adquirir unes terres a la vila de Calbera a petició dels monjos d'Ovarra.  A partir d'aquest moment els comtes impulsaran la vida monàstica del cenobi i li faran nombroses donacions. En l'any 976 es consigna el monestir a la regla benedictina.  És en aquell moment que es canvia l'advocació del conjunt, fins aleshores dedicat a Sant Pere i com a segona titular Santa Maria. Des d'aleshores el monestir tindrà tres titulars: la Mare de Déu, com a principal i Sant Pere i Sant Pau com a secundaris.

Aquest moment de bonança farà que augmenti el nombre de monjos. Si això li sumem la manca de càrrecs comunitaris i uns mandats poc ferms per part dels abats, la conseqüència va ser l'època convulsa a la que abans fèiem referència, que es va acabar amb el govern de l'abat Galí I. El seu mandat va coincidir amb un moment de crisi en el comtat de Ribagorça, iniciat amb la mort del comte Isarn. Aquesta debilitat del comtat va ser aprofitat per les tropes musulmanes, que van fer nombroses incursions a partir del 1006. Els sarraïns van arrassar zones com Santa Liestra, Nocelles o Rallui, fet que va provocar que els seus habitants busquessin refugi a les valls del nord. El monestir d'Ovarra es va lliurar d'aquests atacs i l'abat Galí es va erigir com una persona important a l'hora de reorganitzar el comtat. Un cop allunyada l'amenaça sarraïna, el poder del cenobi augmenta sota el patrocini dels comtes Sunyer i Toda.

En l'any 1076 el cenobi va ser annexionat al monestir de Sant Victorià d'Assan per ordre de Sanç Ramírez, tot i l'oposició dels monjos d'Ovarra. Amb aquest fet es va truncar el moment d'esplendor del monestir, que va iniciar el seu declivi durant el segle XII. En aquest segle i el posterior es va  perdre nombrós patrimoni, en gran part degut a la intervenció de Sant Victorià en els assumptes d'Ovarra, doncs es van assignar els nuclis de població més importants a l'administració directa del monestir d'Assan. El desmembrament del patrimoni fou tant important que fou necessari concedir, en més d'una ocasió, rendes complementàries per poder mantenir la comunitat.

A partir del segle XVI la decadència fou imparable. Malgrat això, es van produir algunes reformes i enriquiments del temple, com per exemple la construcció d'un retaule per l'altar major d'estil gòtic tardà. Estava decorat amb escenes de la Verge i de la vida de Jesús. Malauradament va ser cremat en 1936 i actualment només es conserva la taula dedicada a Sant Pau, ubicada en el Museu Diocesà de Barbastre-Monzó.

En el segle XVIII, el monestir ja només era un santuari, que un segle més tard estava pràcticament abandonat. En 1874 va ser annexionat al bisbat de Barbastre. Entre 1963 i 1970 va ser sotmès a una important restauració i reconstrucció.

El que podem veure en l'actualitat correspon bàsicament al segle XI. L'església monacal té planta basilical amb tres naus de set trams cadascuna.

La nau central, molt més alta que les laterals, està coberta amb volta d'aresta en els tres primers trams, mentre que els altres quatre tenen volta de canó.

Passa una cosa similar en la nau del costat nord, on els quatre primers tenen volta d'aresta i els tres darreres volta de canó. Aquesta nau també destaca per estar uns quaranta centímetres més elevada que la resta del temple. La del costat sud, en canvi, està totalment coberta per volta d'aresta.

La separació entre naus es fa a través d'arcs formers de mig punt dobles, que descansen en pilastres cruciformes. Els arcs dels tres darrers trams, són de menor alçada.

La capçalera està formada per tres absis semicirculars decorats externament segons els cànons llombards. Així doncs podem trobar arcs cecs, frisos de dents de serra i lesenes. En l'absis central trobem els arcs cecs que emmarquen uns nínxols similars als que trobem per exemple, en el temple de Sant Joan de Palau-Saverdera. Per sobre d'aquests arcs trobem un fris de cel·les romboïdals, afegit durant la restauració de l'edifici.

L'absis principal està decorat internament amb cinc arcs de mig punt irregulars. Aquests es recolzen en mènsules adossades i esculpides.

Tots els arcs estan recolzats en columnes adossades, excepte els dos arcs de menor diàmetre, ja que en aquell indret estava situada la cadira de l'abat.

Els capitells d'aquests arcs estan decorats de manera molt simple amb motius geomètrics o vegetals de tipus esquemàtic. Alguns estudiosos els han posat en relació amb els capitells de la porta del mur sud.

Aquest absis està il·luminat per tres finestres de mig punt, que tant internament com externament estan formades per arcs en gradació.

En els absis laterals trobem dues finestres en aquest cas esqueixades.

Els murs laterals del temple estan decorats amb un fris d'arcs cecs i lesenes, excepte en el darrer tram, que va ser reconstruït. A finals del segle XIX es van enfonsar les voltes de la nau central i de la nau sud d'aquest darrer darrer tram. En aquest tram s'obre una portalada del segle XVI amb grans dovelles. En la central hi ha esculpit l'escut d'armes dels Mur, escut que també trobarem en una de les portes del mur nord i en el palau abacial.

Al seu costat, en el tram anterior, es pot observar la portalada romànica original. Està formada per dos arcs de mig punt adovellats i en gradació. L'arc interior es recolza en dos brancals, que emulen dos capitells. Són dos elements reaprofitats d'una construcció anterior i algunes fonts afirmen que podrien correspondre a l'època visigòtica.

Estan decorats, de forma molt esquemàtica, amb motius vegetals a base de tiges i palmetes. 

Si ens fixem bé, encara podem veure petites restes de policromia entre les dovelles de l'arc interior.

El temple disposa de dues portes més, situades en el mur nord. Una sembla contemporània al temple i és la que es troba situada més a l'est,  en el tercer tram de la nau. Està formada per dos arcs de mig punt en gradació. Es probable que comuniqués amb les dependències monacals, si bé algunes fonts creuen que podria tractar-se de la porta del cementiri.

L'altra porta es troba cap als peus de la nau, en el mateix tram on està la porta romànica del mur sud. En aquest cas trobem un sol arc de mig punt amb dovelles de majors dimensions i novament amb l'escut dels Mur en la dovella central. Tot sembla indicar que aquesta porta va ser oberta per Pere Mur per comunicar el seu palau abacial amb l'església.

En el mur sud es va començar a edificar una torre de campanar en el tram contigu a la porta romànica. Malauradament només es van construir els seus murs fins l'alçada d'uns tres metres.

Es comunica amb el temple mitjançant una estreta porta de mig punt.

De l'interior del temple destaquen la imatge de la Verge d'Ovarra, una talla policromada del segle XIV, que substitueix a l'anterior romànica i que va desaparèixer. Durant la Guerra Civil la van intentar cremar. Per sort només es va perdre la mà dreta i part de la policromia, però es va poder restaurar i actualment està situada en l'absis principal.

Encastades en la base de l'altar trobem dues petites figures de pedra esculpides. Van ser descobertes en el paviment l'any 1975, durant les obres de restauració. Per això, es desconeix quina era la seva ubicació original. Representen dues figures humanes, molt esquemàtiques, en actitud d'orar, amb les mans juntes. Probablement es tracta de dos plafons sepulcrals, similars als que trobem en Sant Joan d'Isil i Sant Lliser d'Alós d'Isil.

Al peus de la nau sud trobem una pila baptismal. Es tracta d'un gran bloc de pedra buidat i sense cap tipus de decoració. Tot sembla indicar que els seus orígens són visigots.

Al costat de la porta d'accés es troba la pica beneitera.

També podem veure alguns elements escultòrics amuntegats, procedents de les dependències monàstiques, que esperen pacientment una millor ubicació.

Al costat de l'església trobem les restes del palau abacial del segle XVI, fet construir, com ja hem comentat,  per Pere Mur.

Malauradament el seu estat de conservació és lamentable i es troba envaït totalment per la vegetació.

Només queden algunes restes en que es poden veure algunes finestres, portes, xemeneies i les bodegues.

Com en molts monestirs romànics, podem trobar un altre temple dins del recinte d'Obarra. Es tracta de l'església de Sant Pau, del segle XII. És una petita construcció d'una sola nau coberta amb volta de canó i acabada en absis semicircular.

Prop del temple hi havia un pont gòtic que creuava el riu Isàbena. El 2 d'agost del 1963 una forta riuada el va destruir. Encara es poden observar les restes dels seus fonaments. Anys més tard es va construir una rèplica uns metres més avall, per tal de permetre l'accés al recinte monàstic.