En este lugar ya había una comunidad de monjas dependiendo del monasterio de las Huelgas (Burgos), cuando el 1222 la reina Urraca López de Haro, viuda de Fernando II de León, lo refundó, ingresó como monja y el 1224 murió. Fue un monasterio con mucha vitalidad e influencia.

En 1970 fue víctima de un incendio, que lo destruyó prácticamente en su totalidad. Los escasos restos que quedaron se acabaron de perder con el abandono del lugar por las monjas, que se trasladaron a Villarcayo, donde todavía se encuentran. En Villarcayo aún se conserva el sepulcro de la fundadora, entre otras piezas procedentes del monasterio. En el Museo de Burgos también se conservan varias obras procedentes de Vileña, entre ellas el retablo, obra de Pedro López de Gamiz, del 1581.