Malgrat que no és fins a l'any 902 que es troba la primera referència directa a aquest monestir, la tradició situa la seva fundació en època molt més reculada. Antonio de Yepes a la seva Coronica general de la orden de San Benito publicada el 1609, indica que Cardeña fou fundada l'any 537 per monjos vinguts d'Itàlia en època de Benet de Núrsia (c480-d547) i que seria el primer monestir benedictí de la península. Altres narracions situen aquesta fundació en èpoques més properes, com ara en el segle VIII.
Sense descartar completament un origen molt antic, Cardeña hauria estat fundat, o refundat, durant el regnat d'Alfons III d'Astúries (866-910) i fou protegit pel mateix monarca. És en aquest context que, el 902, el comte Gonzalo Téllez va fer una donació a favor d'aquesta casa. Cardeña s'hauria desenvolupat de manera força ràpida, cosa que li hauria permès la seva participació en la fundació del monestir de San Martín de Albelda (La Rioja), cap al 924. Hom coneix també que l'any 934 fou atacat i destruït en el decurs d'una ràtzia encapçalada per Abd al-Rahman III, moment en el qual van perdre la vida monjos de la comunitat, que tindrien la consideració de màrtirs, les cròniques posteriors xifrarien el nombre d'aquests en 200.
Es recuperaria amb rapidesa de la sotragada gràcies al suport econòmic de la noblesa, especialment del comte Ferran González (c930-970), que hom relaciona també amb la recuperació de San Pedro de Arlanza (Burgos) i altres monestirs. A banda de la noblesa i la monarquia, també fou un lloc privilegiat per l'autoritat episcopal, hom considera que alguns dels bisbes de Burgos havien sigut monjos de Cardeña. A cavall dels segles X i XI la casa aniria adquirint prestigi i poder malgrat sofrir també algunes incursions islàmiques. Entre els anys 1056 i 1086 va governar el monestir l'abat Sisebut, època que hom considera que fou la més prestigiosa i pròspera, fins al punt que més endavant aquest abat adquiriria la consideració de sant.
La tradició també el vincula amb la figura de Rodrigo Díaz de Vivar, el Cid, al voltant del qual més endavant es teixiria la seva llegenda. El Cid va morir a València el 1099 i fou enterrat a la catedral d'aquella ciutat, però després el seu cos seria traslladat a Cardeña, on es conserva el seu cenotafi. Amb el segle XII arribaria una època d'estancament i decadència, fins al punt que el 1142 va quedar vinculat a Cluny com a priorat seu, però pocs anys després recuperaria la seva independència. D'aquesta època es conserva, encara que desmembrat i repartit en diversos llocs, el Beatus de San Pedro de Cardeña que hom situa cronològicament en el darrer quart del segle XII.
Durant els segles XIII i XIV la situació del monestir no va millorar i el 1502 va ingressar a la Congregació Benedictina de Valladolid. Va mantenir la seva activitat fins a la supressió a causa de la desamortització de 1835 quan va quedar sense activitat monàstica durant molts anys, tot i que hi va haver intents de recuperació. A l'època de la guerra Civil, va servir de lloc d'internament de presoners i un cop va deixar aquesta funció, el 1946, hi va arribar una nova comunitat monàstica, trapenca, que encara es manté activa.
- ANDRÉS ORDAX, Salvador; i altres (2003). Monasterios de Castilla y León. Lleó: Edilesa
- BAUDRILLART, Alfred (1949). Dictionnaire d'histoire et de géographie ecclésiastiques. Vol. 11. París: Letouzey et Ané
- DE SILVA, Soledad (2020). La miniatura en el monasterio de San Pedro de Cardeña en el siglo X. Boletín de la Institución Fernán González, núm. 261
- FLOREZ, Henrique (1824). España Sagrada. Tomo XXVII. Madrid: José del Collado
- GARCÍA GUINEA, Miguel Ángel (dir.) (2002). Enciclopedia del románico en Castilla y León. Burgos. Aguilar de Campoo: Fundación Santa María la Real
- MORETA, Salustiano (1971). El monasterio de San Pedro de Cardeña. Historia de un domino monástico castellano (902-1338). Universidad de Salamanca
- PEÑA PÉREZ, F. Javier (2003). Los monjes de San Pedro de Cardeña y el mito del Cid. Memoria, mito y realidad en la historia medieval. Logroño: Instituto de Estudios Riojanos
- SÁNCHEZ DOMINGO, Rafael, coord. (2018). El monasterio de San Pedro de Cardeña a lo largo de la historia. Burgos. Diputación de Burgos
- SANDOVAL, Prudencio de (1601). Primera parte de las fundaciones de los monesterios del glorioso Padre San Benito. Madrid: Luis Sanchez
- SENRA, José Luis (1995). L'influence clunisienne sur la sculpture castillane du milieu du XIIe siècle, San Salvador de Oña et San Pedro de Cardeña. Bulletin Monumental, vol. 153
- SERRANO, Luciano (1910). Becerro gótico de Cardeña. Silos: P. Procurador
- SERRANO, Luciano (1935). El Obispado de Burgos y Castilla primitiva. Desde el siglo V al XIII. Vol. 2. Madrid: Inst. Valencia de Don Juan
- YEPES, Antonio de (1609). Coronica general de la orden de San Benito. Vol. I. Irache
- ZARAGOZA, Ernesto (1993). Abadologio del monasterio de San Pedro de Cardeña (siglos IX-XX). Boletín de la Institución Fernán González, núm. 207