Antiguo monasterio que pese a no existir documentos que lo certifiquen, se cree que ya existía antes de la invasión musulmana de la península (710 d.C.). Tampoco nos ha llegado ningún resto de edificaciones anteriores al siglo XI. Probablemente fue arrasado en alguno de los múltiples ataques musulmanes. La primera noticia aceptada por todo el mundo acerca del cenobio data del año 874, en un documento del monasterio de Alaó, donde se hace referencia a los monjes de Obarra. De todos modos, existe un documento dónde consta una donación hecha por un tal Incliga al abad de Obarra, Égica. Este documento podría estar datado en el año 871.  

Entre los siglos IX y X el monasterio sufre una grave crisis institucional, pese a vivir una importante expansión territorial por el valle del Ésera. A principios del siglo X se establece una intensa relación entre el cenobio y la casa condal de Ribagorza. El conde Unifred I Bernat y su esposa Toda adquirieron unas tierras en la villa de Calvera a petición de los monjes de Obarra.  A partir de este momento los condes impulsarán la vida monástica del cenobio y le harán numerosas donaciones. En el año 976 se consigna el monasterio a la regla benedictina.  Es en ese momento que se cambia la advocación del conjunto, hasta entonces dedicado a San Pedro y como segunda titular Santa María. Desde entonces el monasterio tendrá tres titulares: la Virgen María , como principal y San Pedro y San Pablo como secundarios.

Este momento de bonanza hace que aumente el número de monjes. Si a  esto le sumamos la carencia de cargos comunitarios y unos mandatos muy poco firmes por parte de los abades, la consecuencia fue la época convulsa a la que antes hacíamos referencia, que se acabó con el gobierno del abad Galí I. Su mandato coincidió con un momento de crisis en el condado de Ribagorza, iniciado con la muerte del conde Isarn. Esta debilidad del condado fue aprovechada por las tropas musulmanas, que hicieron numerosas incursiones a partir del 1006. Los sarracenos arrasaron zonas como Santa Liestra, Nocelles o Ralluy, hecho que provocó que sus habitantes buscaran refugio en los valles del norte. El monasterio de Obarra se entregó de estos ataques y el abad Galí se erigió como una persona importante a la hora de reorganizar el condado. Una vez alejada la amenaza sarracena, el poder del cenobio aumentó bajo el patrocinio de los condes Sunyer y Toda.

En el año 1076 el cenobio fue anexionado al monasterio de San Victorián de Assan por orden de Sancho Ramírez, a pesar de la oposición de los monjes de Obarra. Con este hecho se truncó el momento de esplendor del monasterio, que inició su declive durante el siglo XII. En este siglo y el posterior se perdió numeroso patrimonio, en gran medida por la intervención de San Victorián en los asuntos de Obarra, pues se asignaron los núcleos de población más importantes a la administración directa del monasterio de Assan. La desmembración del patrimonio fue tan importante que fue necesario conceder, en más de una ocasión, rentas complementarias para poder mantener la comunidad.

A partir del siglo XVI la decadencia fue imparable. Pese a esto, se produjeron algunas reformas y enriquecimientos del templo, como por ejemplo la construcción de un retablo para el altar mayor de estilo gótico tardío. Estaba decorado con escenas de la Virgen y de la vida de Jesús. Desgraciadamente fue quemado en 1936 y actualmente sólo se conserva la tabla dedicada a San Pablo, ubicada en el Museo Diocesano de Barbastro-Monzón.

En el siglo XVIII, el monasterio ya sólo era un santuario, que un siglo más tarde estaba prácticamente abandonado. En 1874 fue anexionado al obispado de Barbastro. Entre 1963 y 1970 fue sometido a una importante restauración y reconstrucción

El templo que podemos ver en la actualidad corresponde básicamente al siglo XI. La iglesia monacal tiene planta basilical con tres naves de siete tramos cada una.

La nave central, mucho más alta que las laterales, está cubierta con bóveda de arista en los tres primeros tramos, mientras que los otras cuatro tienen bóveda de cañón.

Pasa una cosa similar en la nave del lado norte, donde los cuatro primeros tramos tienen bóveda de arista y los tres últimos bóveda de cañón. Esta nave también destaca por estar unos cuarenta centímetros más elevada que el resto del templo. La del lado sur, en cambio, está totalmente cubierta por bóvedas de arista.

La separación entre naves se hace a través de arcos formeros de medio punto dobles, que descansan en pilastras cruciformes. Los arcos de los tres últimos tramos, son de menor altura.

La cabecera está formada por tres ábsides semicirculares decorados externamente según los cánones lombardos. Así pues, podemos encontrar arcos ciegos, frisos de dientes de sierra y lesenas. En el ábside central encontramos los arcos ciegos que enmarcan unos nichos similares a los que encontramos por ejemplo, en el templo de Sant Joan de Palau-saverdera. Por encima de estos arcos encontramos un friso de celdas romboidales, añadido durante la restauración del edificio.

El ábside principal está decorado internamente con cinco arcos de medio punto irregulares. Estos se apoyan en ménsulas adosadas y esculpidas.

Todos los arcos están apoyados en columnas adosadas, excepto los dos arcos de menor diámetro, debido a que en ese lugar estaba situada la silla del abad.

Los capiteles de estos arcos están decorados de manera muy simple con motivos geométricos o vegetales de tipo esquemático. Algunos estudiosos los han relacionado con los capiteles de la puerta del muro sur.

Este ábside está iluminado por tres ventanas de medio punto, que tanto internamente como externamente están formadas por arcos en gradación.

En los ábsides laterales encontramos dos ventanas en este caso abocinadas.

Los muros laterales del templo están decorados con un friso de arcos ciegos y lesenas, excepto en el último tramo, que fue reconstruido. A finales del siglo XIX se hundieron las bóvedas de la nave central y de la nave sur de este último último tramo. En este tramo se abrió una portalada en el siglo XVI con grandes dovelas. En la central ha esculpido el escudo de armas de los Mur, escudo que también encontraremos en una de las puertas del muro norte y en el palacio abacial.

A su lado, en el tramo anterior, se puede observar la portalada románica original. Está formada por dos arcos de medio punto dovelados y en gradación. El arco interior se apoya en dos jambas, que emulan dos capiteles. Son dos elementos reaprovechados de una construcción anterior y algunas fuentes afirman que podrían corresponder a la época visigoda.

Están decorados, de forma muy esquemática, con motivos vegetales a base de tallos y palmetas. 

Si nos fijamos bien, todavía podemos ver pequeños restos de policromía entre las dovelas del arco interior.

El templo dispone de dos puertas más, situadas en el muro norte. Una parece contemporánea al templo y es la que se encuentra situada más al este,  en el tercer tramo de la nave. Está formada por dos arcos de medio punto en gradación. Es probable que comunicara con las dependencias monacales, si bien algunas fuentes creen que podría tratarse de la puerta del cementerio.

La otra puerta se encuentra hacia los pies de la nave, en el mismo tramo dónde está la puerta románica del muro sur. En este caso encontramos un solo arco de medio punto con dovelas de mayores dimensiones y nuevamente con el escudo de los Mur en la dovela central. Todo parece indicar que esta puerta fue abierta por Pere Mur para comunicar su palacio abacial con la iglesia.

En el muro sur se empezó a edificar una torre de campanario en el tramo contiguo a la puerta románica. Desgraciadamente sólo se construyeron sus muros hasta la altura de unos tres metros.

Se comunica con el templo mediante una estrecha puerta de medio punto.

Del interior del templo destaca la imagen de la Virgen de Obarra, una talla policromada del siglo XIV, que sustituye a la anterior románica y que desapareció. Durante la Guerra Civil la intentaron quemar. Por suerte sólo se perdió la mano derecha y parte de la policromía, pero se pudo restaurar y actualmente está situada en el ábside principal.

Empotradas en la base del altar encontramos dos pequeñas figuras de piedra esculpidas. Fueron descubiertas en el pavimento el año 1975, durante las obras de restauración. Por eso, se desconoce qué era su ubicación original. Representan dos figuras humanas, muy esquemáticas, en plan de orar, con las manos juntas. Probablemente se trata de dos plafones sepulcrales, similares a los que encontramos en Sant Joan de Isil y Sant Lliser de Alós d'Isil.

Al pies de la nave sur encontramos una pila bautismal. Se trata de un gran bloque de piedra vaciado y sin ningún tipo de decoración. Todo parece indicar que sus orígenes son visigodos.

Junto a la puerta de acceso se encuentra la pila de agua bendita.

También podemos ver algunos elementos escultóricos agolpados, procedentes de las dependencias monásticas, que esperan pacientemente una mejor ubicación.

Junto a la iglesia encontramos los restos del palacio abacial del siglo XVI, hecho construir, como ya hemos comentado,  por Pere Mur.

Desgraciadamente su estado de conservación es lamentable y se encuentra invadido totalmente por la vegetación.

Sólo quedan algunos restos en que se pueden ver algunas ventanas, puertas, chimeneas y las bodegas.

Como en muchos monasterios románicos, podemos encontrar otro templo dentro del recinto de Obarra. Se trata de la iglesia de San Pablo, del siglo XII. Es una pequeña construcción de una sola nave cubierta con bóveda de cañón y acabada en ábside semicircular.

Cerca del templo había un puente gótico que cruzaba el río Isábena. El 2 de agosto del 1963 una fuerte riada lo destruyó. Todavía se pueden observar los restos de sus cimientos. Años más tarde se construyó una réplica unos metros más abajo, para permitir el acceso al recinto monástico.