Tradicionalmente se considera que en este lugar había un ermitorio que fue ocupado por San Millán, la misma tradición dice que Fernán González hizo levantar a su lado una iglesia y que la dedicó a ese santo. Documentalmente el lugar se conoce desde el 1059. En 1157 el establecimiento fue entregado por Sancho III de Castilla a la sede episcopal de Burgos y desde ese momento pasó a estar dirigido por un canónigo, conservando el título de abadía.