La parròquia d'Estamariu ja surt esmentada en l'acta de consagració de la Seu d'Urgell.

El temple que podem contemplar avui en dia, va ser edificat durant la primera meitat del segle XI amb planta basilical de tres naus, acabades a l'est amb tres absis semicirculars.

Malauradament la nau nord es va esfondrar i només s'ha conservat el mur que la comunicava amb la nau central i alguns fragments del mur exterior. 

Tampoc s'han conservat les voltes de les altres dues naus, que van ser substituïdes per l'actual coberta de fusta. La nau central estava coberta amb una volta de canó, mentre que les laterals tenien una volta de quart de cercle. Totes elles sembla que podien estar reforçades per arcs torals, que es recolzaven en els pilars cruciformes, on també descansen els arcs formers de mig punt que separen les naus.    

Quan es van iniciar les obres de restauració en l'any 2007, es van descobrir petits fragments de pintures murals romàniques, amagades sota una capa de calç que cobria parcialment l'absis principal.

A finals de l'any 2008 es van acabar aquestes obres, que han permès observar la part inferior d'un Pantocràtor, al que acompanyen els símbols del tetramorf.

En el registre on s'obren les finestres, trobem l'apostolat acompanyats de la Verge Maria.

Entre tots dos espais trobem una sanefa decorada amb animals salvatges i caps humans.

L'absis sud també estava decorat amb pintures murals, en aquest cas d'època gòtica i de tipus geomètric i vegetal.

L'absis principal està decorat externament amb arcs cecs i lesenes. En els tres espais centrals s'obren tres grans finestres de mig punt de doble esqueixada.

L'absis sud és llis i només es trenca aquesta monotonia amb una finestra en la part central, avui cegada. 

La resta de finestres del temple es troben en el mur sud i en el mur oest, on hi ha un ull de bou. 

La porta d'accés es troba en el mur sud. Està formada per un senzill arc de mig punt adovellat.