Tot i que hom l’hi ha suposat un origen visigòtic, un document de l’any 952 esmenta que el monjo Martín i la seva comunitat procedent de San Cebrián de Mazote (Valladolid) van arribar a aquest lloc per establir-s’hi, abandonant el seu primer monestir possiblement a causa de les condicions poc adequades que presentava, hom desconeix la data de l’arribada, potser el 897 o el 916, segons diferents opinions. Malgrat això, una inscripció fundacional de l’any 921 encastada a la façana diu que l’abat Juan, procedent de Córdoba, va aixecar una església nova sobre les ruïnes de l’anterior, és possible que es tractés d’una construcció feta sobre les ruïnes d’un monestir anterior. En aquesta època apareixen documentats diversos litigis sobre la possessió d’unes pesqueries, el document de 952 és un d’ells, que es van sentenciar a favor del monestir.

A mitjan del segle X el monestir passava per una època d’expansió i va incrementar considerablement el seu patrimoni però després degué patir una crisi i no és fins a començament del segle XII que hom troba més notícies sobre la casa i és llavors que hom pensa que va adoptar la Regla de Sant Benet que substituiria l’anterior, probablement relacionada amb la de Sant Fructuós. En una operació impulsada per Alfons VII de Lleó i Castella, el 1150 va arribar el monjo Pedro Cristiano des del monestir de Carracedo, i el monestir de San Martín va quedar vinculat al lleonès. També va gaudir d’una nova etapa de prosperitat en la que es va refer l’església, alhora que rebia importants donacions que incrementaren el seu patrimoni. Les propietats i privilegis de Castañeda foren confirmats pels monarques els anys 1195 i 1231. Seguint els passos de Carracedo, que el 1203 esdevingué cistercenc, el 1245 San Martín també va vincular-se al Cister, condició que mantindria en endavant.