Per conèixer els orígens d'aquest temple els podem trobar en l'església de Sant Jaume el Vell, situada dalt d'un cim proper a la vila de Frontanyà. D'aquest temple, consagrat el 20 de juny del 905, només en queden unes fileres de carreus corresponents a la part baixa dels murs. 

La necessitat de construir un nou temple es va començar a fer evident en la segona meitat del segle XI i a partir de l'any 1060 es comencen a recollir donatius i testaments destinats a aquesta obra.  Així doncs, a finals del segle XI la comunitat de canonges abandona aquest primer temple i construeix un de nou molt més monumental en el poble, doncs havia de complir les funcions parroquials i també havia de servir a la comunitat. Aquest va ser dedicat a Sant Jaume, Sant Pere i Sant Joan.

La comunitat va començar a entrar en decadència a partir de l'any 1395, quan va morir el darrer prior que residia en la canònica i a partir d'aleshores els priors comendataris s'anaren apropiant de les rendes del cenobi. En 1592 el papa Climent VIII va extingir les canòniques agustinianes.  Malgrat això, l'edifici va continuar ocupat, en aquest cas per una comunitat de clergues seculars, depenent del bisbat de Solsona.

De la canònica agustiniana només resta en peu el temple de finals del segle XI. És tracta d'un dels temples més perfectes i proporcionats de l'arquitectura llombarda a Catalunya. Té planta de creu llatina amb una única nau, amb transsepte i tres absis semicirculars.

Tant la nau com el transsepte estan coberts amb volta de canó, que arrenca d'una senzilla motllura de quart de bocell.

La volta de la nau està reforçada per un arc toral.

En el creuer trobem una cúpula que exteriorment es transforma en un cimbori de dotze cares, que va servir com a model per a la reconstrucció del monestir de Santa Maria de Ripoll.

Està decorat amb un fris de finestres cegues en la part superior. 

L'absis central està decorat internament amb cinc nínxols semicirculars emmarcats per un arc de mig punt recolzat en columnes adossades al mur. En el central s'obre una finestra de mig punt i doble esqueixada.

Exteriorment els tres absis segueixen els cànons llombards, amb una decoració formada per un fris d'arcs cecs, i en el cas de l'absis central també podem trobar quatre lesenes.

En el mur est, just a la base del cimbori, podem trobar un altre fris d'arcs de mig punt.

Els absis laterals destaquen per la seva alçada i estretor. La unió entre l'absis i el transsepte es fa mitjançant un curt espai presbiteral. 

Els murs nord i sud són llisos, sense cap decoració. La porta principal està situada en el mur oest. Aquest mur està decorat amb lesenes i arcs cecs disposats en dos registres: el superior segueix el pendent de la teulada.

La porta és molt senzilla i està formada per dos arcs de mig punt en gradació.

Corona la façana un campanar de torre, construït al segle XVI a partir d'un anterior de cadireta.

Existeixen tres portes més que comunicaven el temple amb altres dependències de la canònica. En el braç nord del transsepte hi havia una porta que comunicava amb el cementiri, avui tapiada. Està formada per un arc de mig punt adovellat resseguit per un altre arc fet amb petits carreus.

En el mur sud es va obrir una porta en època moderna per comunicar el temple amb la rectoria que es va construir en el lloc on hi havia les dependències de la canònica. Aquesta porta es va eliminar en la darrera restauració, quan es va enderrocar la rectoria.

La comunicació amb l'antic claustre es feia a través del braç sud del transsepte, on s'ha reconstruït l'antiga porta, si bé s'ha deixat cegada.

D'aquest claustre només s'han conservat dos capitells, que actualment es conserven a l'interior del temple.

També es conserva, en el braç nord del transsepte, una pica d'olis i als peus de la nau una pica baptismal.

No trobarem en el temple, si no en el Museu Diocesà i Comarcal de Solsona un fragment d'un retaule gòtic dedicat a Sant Jaume.  Només s'ha conservat una part d'aquest retaule, realitzat vers l'any 1300 amb pintura al tremp sobre taula. Estava format per dos registres dels quals només queda l'inferior, en el que hi ha representades cinc escenes. Malauradament, la llum exterior que entra pels grans finestrals gòtics produeix reflexes en el barnís del retaule, que dificulten la presa de fotografies.

En la primera escena conservada veiem als deixebles de Sant Jaume en un vaixell al port de Joppe portant una arqueta amb les relíquies del sant. Aquest vaixell va arribar a les costes de Galícia, on la reina Lupa els va cedir el seu carruatge per a portar les relíquies cap al seu palau. En l'escena s'han representat a dos deixebles que condueixen un carro portat per dos toros: un vermell i l'altre negre, cap al palau. 

Les tres darreres escenes corresponen a diferents miracles que s'atribueixen a Sant Jaume.

Aquest retaule estava ubicat en l'absis principal i envoltat de pintures murals, que malauradament formen part d'una col·lecció privada de Barcelona i per tant no les podem contemplar. Aquestes pintures estaven distribuïdes en quinze escenes.