La primera noticia que tenemos de este antiguo cenobio es del año 942, en un documento de compraventa. Los orígenes del monasterio se encuentran en una pequeña comunidad eremítica, que habría huido de las tierras ocupadas por los sarracenos. El presbítero Cesario fue nombrado abad y en el año 945 pidió la protección del conde de Barcelona Sunyer y de su esposa Riquilda para construir en este lugar un nuevo templo. Este también contó con la aprobación del obispo de Vic, que pidió a la comunidad que vivieran bajo la regla de san Benito y que la iglesia estuviera dedicada a san Pedro.

El templo fue consagrado el año 957 por el obispo Guadamir de Vic. Tenía tres altares dedicados a san Pedro, santa María y santa Cecilia. En el acta de consagración quedó reflejado que el monasterio dependería del obispado de Vic.

En 1023 se produjo un conflicto entre el obispado y el monasterio de Santa Maria de Ripoll, pues éste reclamaba la posesión del cenobio. Esta disputa no fue a más y la vida monástica siguió desarrollándose con normalidad hasta el año 1076, cuando el conde Ramon Berenguer II donó el cenobio al monasterio de Sant Cugat del Vallès. Los monjes no estaban conformes con esta anexión e intentaron defender su independencia. Las disputas fueron tales, que fue necesario realizar un juicio, que confirmó la dependencia entre los dos cenobios. En la práctica Santa Cecilia mantuvo su independencia, pese a esta sentencia.

En el siglo XIV empezó la decadencia, coincidiendo con la pujanza del cercano monasterio de Santa Maria , que aglutinaba gran parte de las donaciones de los habitantes y nobles de la zona. El año 1410 recibió la visita del papa Benito XIII y lo puso, como el monasterio de Santa Maria, bajo la tutela directa de la Santa Sede.

La unión de Isabel y Fernando significó que los dos cenobios pasaran a depender del monasterio de San Benito el Real de Valladolid.

La vida monástica desapareció totalmente el año 1539, cuando fue unido al monasterio de Santa Maria y quedó relegado a funciones parroquiales.

Ya en el siglo XIX sufrió el ataque de las tropas francesas que rondaban por estas comarcas. Es en esta época que pasó a estar dentro la jurisdicción del obispado de Barcelona, como toda la montaña.

Del recinto monacal sólo se ha conservado la iglesia. Su datación es polémica.  Mientras que la mayoría de los estudiosos creen que este templo fue edificado en el siglo XI para sustituir el anterior prerrománico, algunos expertos afirman que el cuerpo de las naves corresponde a este templo del siglo X.

Sea cómo sea, el templo que ha llegado hasta los nuestros días tiene una planta basilical con tres naves, rematadas al este con tres ábsides semicirculares. Estos están decorados con parejas de arcos ciegos, separadas por lesenas, según el estilo lombardo.

Tiene la particularidad que las naves laterales son mucho más cortas que la central. Las naves laterales se comunican con la central mediante un gran arco de medio punto, situado cerca de la cabecera. 

Las naves están cubiertas con bóvedas de cañón, si bien es probable que inicialmente tuvieran cubiertas de madera. En algún momento indeterminado se van ensancharon los muros para sostener la bóveda de piedra.

El ábside central tiene dos hornacinas, una en cada lado. 

Cerca de la hornacina izquierda, se conserva un fragmento de pintura mural muy arcaico y muy primitivo, que tiene la apariencia de un boceto. Se trata de la cabeza de un figura humana, que parece ser un obispo con la mitra decorada con unas cruces circunscritas. 

El ábside central tiene tres ventanas de medio punto abocinadas, que iluminan el presbiterio. Los ábsides laterales, en cambio, sólo tienen una ventana en su parte central.

El acceso al templo se realiza a través de dos puertas abiertas en los muros de ponente de las naves sur y central. 

Junto a esta última podemos ver otra puerta cegada, en un nivel superior. Esto hace pensar que el nivel de la nave central fue rebajado en algún momento.

En la capilla norte encontramos otra puerta, que comunicaba con las dependencias monacales.

La iglesia está rodeada en el sector suroeste por un muro dónde se abren varias ventanas geminadas. Estas se construyeron durante la restauración realizada por Puig y Cadafalch el año 1928.

En el monasterio de Santa Maria de Montserrat se conservan unos fragmentos de lápidas con inscripciones, datadas en el siglo X.