Originalmente, Santa María, no se proyectó exclusivamente como una iglesia, sino como un edificio de uso religioso y civil para acoger la sepultura del rey Ramiro I, tal como avalan recientes hallazgos arqueológicos.

Fue construido en las afueras de la capital en el año 842. Su estilo artístico es el
denominado «ramirense», dentro del prerrománico asturiano.

El complejo arquitectónico al que pertenecía esta edificación comprendía otras
construcciones habitables y la cercana iglesia de San Miguel de Lillo. La destrucción de la cabecera de Lillo y parte de sus naves, conllevó la implantación del culto en Santa María, probablemente durante el siglo XII. La crónica silense de 1150 ya registra Santa María del Naranco como templo.

El templo fue declarado Patrimonio Mundial de la Humanidad por la Unesco en 1985.

Actualmente, Santa María sigue siendo el templo oficial de la parroquia. Sin embargo, al no reunir condiciones para el buen desarrollo de la liturgia, se utiliza habitualmente para el culto la capilla del Monasterio de la Visitación de las Madres Salesas (Avenida de los Monumentos nº 69).