Los orígenes del monasterio se sitúan a finales del siglo IX o principios del X con un grupo de monjes mozárabes venidos de San Cebrián de Mazote (Valladolid) y del monasterio de Carracedo (León) que se asientan junto al lago para explotar los recursos naturales del entorno.

Del cenobio mozárabe apenas hay restos. Se conserva la inscripción fundacional, así como algunos restos arqueológicos. La lectura de la inscripción fundacional sitúa la erección del monasterio en el siglo X.

El monasterio fue evolucionando a lo largo de los siglos. A mediados del siglo XII los monjes benedictinos lo reedifican y tras ellos se establece una comunidad cisterciense que, desde finales del siglo XII, lo convertirá en un importante centro religioso y cultural. Arquitectónicamente esta etapa de transición del románico al gótico está marcada por el estilo propio de la orden: el Císter; en la que se elimina todo exceso ornamental a favor de líneas puras siguiendo los preceptos de la orden de San Benito: ora et labora con especial rigor por el ascetismo y pobreza.

En el siglo XIX el monasterio fue desamortizado y desmontadas sus dependencias, tan solo nos ha llegado íntegra la iglesia románica, la sacristía y la portería góticas; y la hospedería que es ya de época moderna. Las piedras del monasterio se han reutilizado en muchas localidades del entorno.

La iglesia dedicada la Virgen, es una construcción de planta de cruz latina de tres naves, con el crucero escasamente destacado y con tres ábsides en la cabecera, siendo el central de mayor anchura y altura. Estos ábsides se decoran con semicolumnas que, recorriendo el muro, enmarcan las estilizadas ventanas abocinadas con arquivoltas que apoyan en columnillas con capiteles decorados. Se rematan los ábsides con un friso de canecillos lisos. La portada que hoy vemos es fruto de una reforma del siglo XVI. Sobre la puerta se encuentra el tímpano con la representación de San Martín partiendo la capa para dársela al pobre y junto a él, en el lado derecho, está empotrada la inscripción fundacional mozárabe.

Interiormente el templo presenta una gran pureza de líneas fruto de la estética del Císter. Las tres naves se dividen en cuatro tramos, cada uno separado por arcos pareados sobre pilares que soportan una bóveda de medio cañón apuntado en el nave central y bóvedas de crucería y de aristas en las naves laterales. El crucero se cubre con una bóveda de crucería cuatripartita. Los capiteles presentan una decoración muy estilizada con figuras humanas con escudos en las esquinas, formas vegetales o cabezas zoomorfas.

La sacristía es una amplia sala rectangular de dos tramos, cubierta con bóvedas estrelladas con claves con pinjantes. Este espacio es ya de la etapa final de gótico. Destaca también en esta sala el bello tímpano de la puerta de acceso con una imagen de Dios Padre.

El mobiliario del templo es escaso dado las vicisitudes por las que ha pasado el edificio. Se conservan varios retablos dedicados a San Benito, San Bernardo de Claraval, San Juan y San José todos ellos ya de cronología barroca. El retablo mayor es renacentista y está dedicado a la Virgen. Destacan también una talla de madera policromada que representa a San Martín a caballo junto al pobre y la imagen de la Virgen Peregrina que es la patrona de San Martín de Castañeda. Se celebran fiestas en honor de la Virgen Peregrina el primer domingo de septiembre, en la misa se recita la Loya y se hace la ofrenda del Ramo, después hay procesión donde no falta la música de los gaiteros.

En los siglos XVIII y XIX el monasterio sufrió varios incendios y poco a poco fue arruinándose hasta que fue desamortizado, lo que propició el desmontaje de gran parte de la construcción. Los sillares y piedras labradas fueron empleados como elementos constructivos por los vecinos de San Martín y otras localidades de entorno, llegando algunas piezas hasta la localidad de Rábano de Sanabria a más de 20 km de distancia.

Para conocer las piedras dispersas del monasterio consultar: LARRÉN, H. y PICHEL, L. A. (2018). “Piedras dispersas del monasterio de San Martín de Castañeda (Zamora)”. Anuario del Instituto de Estudios Zamoranos Florián de Ocampo, 33, 63-131

En el templo se custodia la imagen de la Virgen Peregrina, que es la patrona de San Martín de Castañeda. La devoción de la Virgen es un testimonio de la importancia de la religiosidad caminera sanabresa.