Aquest establiment està molt mal documentat i amb informacions molt disperses, poc clares i fins i tot contradictòries. En documents antics, del segle IX, ja s’esmenta el lloc de Santa Deodata, que podria ser l’origen de l’actual lloc de Santa Maria d’Àneu i que es tractaria d’un antic cenobi de tradició visigòtica. El lloc de Santa Deodata encara es troba esmentat en un document de l’any 1012, tot i que en l’acta de consagració de la Seu d’Urgell (839?) s’identifica Santa Maria d’Àneu com el lloc abans conegut com Santa Deodata. El cert és que no s’esmenta com a monestir, possiblement només era el centre religiós de la vall; pel altra banda es tracta d’un edifici amb construccions annexes isolat, sense una població propera i sense funcions parroquials.

També és possible que el lloc calgui identificar-lo amb el monestir de Sant Pere d’Àneu, del que es tenen notícies, però que no s’ha pogut localitzar amb seguretat, en aquest sentit podria ser que durant un curt espai de temps (segle IX?) esdevingués un monestir benedictí. Al segle XII tenia una comunitat de canonges, que el 1624 es devia traslladar a Esterri d’Àneu.

Durant els segles XV i XVI es va transformar radicalment l’església convertint les tres naus en una de sola amb una coberta sostinguda amb arcs de diafragma. En aquestes obres es va conservar l’absis i la seva decoració mural, que després es va traslladar al Museu Nacional d’Art de Catalunya de Barcelona. Aquesta modificació pot demostrar que en aquella època la casa gaudia de prosperitat i disposava de prous medis econòmics per portar endavant l’obra. Més endavant encara va tenir una comunitat de frares agustins, fins el 1711.

Santa Maria d'Àneu