Possiblement, els precedents d’aquest monestir estiguin en les cel·les eremítiques implantades en aquest territori, en aquest sentit, és conegut el monestir de San Mamés de Obarenes, documentat des de l’any 873 i que a mitjan segle XI va passar a mans de San Millán de la Cogolla. Fr. Gregorio de Argaiz, a la seva obra La Soledad Laureada, va fixar la fundació d’Obarenes en l’any 825, sota el regnat d’Alfons II el Cast. Durant el segle IX es registren donacions que podrien relacionar-se amb diverses cel·les situades al mateix territori.
No està clara la relació directa entre aquest monestir i el de San Mamés de Obarenes, l’any 1152 es va fundar, o restaurar, Santa María de Obarenes amb la intervenció d’Alfons VII de Lleó i la seva esposa Riquilda, cal esmentar que hi ha poca informació d’aquesta època a causa d’una inundació al segle XII, que va destruir l’arxiu. El seu primer abat fou Ismario (1152-?), monjo de Cluny. En el moment de la restauració, els monarques li van fer importants aportacions econòmiques, fet que es va repetir més endavant; Lope de Mendoza el 1184 i Alfons VIII els anys 1189 i 1191. El papa Innocenci III el va sotmetre directament a la Santa Seu el 1208. El 1260 li fou unit el monestir doble d’hospitalers de Santa María de Baró (Cantàbria), els membres del qual van adoptar la regla de Sant Benet.
A finals del segle XIII, el monestir fou saquejat arran d'un conflicte bèl·lic, fins aquell moment havia gaudit d'una llarga època d'esplendor. El 1338 l'establiment tenia "més de 20 monjos" però també molts problemes econòmics, en les dècades següents van anar disminuint els membres de la comunitat i les seves rendes. El 1410, Obarenes va intervenir en la fundació de Santa María del Espino. El 1527 fou unit a la Congregación de San Benito de Valladolid, vincle que Roma va ratificar el 1529. El 1693 s'hi va traslladar el col·legi que els benedictins tenien a Santa María de Obona (Astúries). Es va incendiar el 1781, moment en què es va perdre pràcticament tot el monestir excepte l'església, fou restaurat amb celeritat, entre 1781 i 1785.
Com molts altres establiments, aquest va quedar afectat per la guerra del Francès i un altre cop el 1820-23. El darrer abat fou Manuel Alvarado (1832-1835), que va morir poc després de l'exclaustració que va posar fi a la vida monàstica en aquest indret. Actualment, és de propietat particular i es troba en molt mal estat de conservació, no hi ha restes d'època romànica, les més antigues són gòtiques, tot i que el gruix de l'obra pertany a la reconstrucció del segle XVIII. Les dependències monàstiques s'han utilitzat com a corral.
- ANDRÉS, Alfonso (1963-64). El monasterio de Santa María de Obarenes. Boletín de la Institución Fernán González. Institución Fernán González
- ARGAIZ, Gregorio de (1675). La soledad laureada por San Benito y sus hijos en las Iglesias de España. Vol. 6. Provincia de Asturias y Cantabria. Madrid: Zafra
- GARCÍA GUINEA, Miguel Ángel (dir.) (2002). Enciclopedia del románico en Castilla y León. Burgos. Aguilar de Campoo: Fundación Santa María la Real
- RUIZ DE LOIZAGA, Saturnino (1994). Documentos Vaticanos referentes a Miranda de Ebro y sus alrededores. Estudios Mirandeses, núm. 14
- SERRANO, Luciano (1935). El Obispado de Burgos y Castilla primitiva. Desde el siglo V al XIII. Vol. 2. Madrid: Inst. Valencia de Don Juan
- ZARAGOZA, Ernesto (1985). Abadalogio del Imperial Monasterio de Santa María de Obarenes (S. XII-XIX). Boletín de la Institución Fernán González, núm. 205
Obarenes és a ponent de Miranda de Ebro. S'ha va per un trencall que surt d'Encío, cap de municipi