Hacia 966, Sancho I el Craso (c 933-966) hizo levantar en la ciudad de León una iglesia dedicada al mártir cordobés san Pelayo, cuyas reliquias había conseguido gracias a los contactos que había mantenido con Abd al-Rahman III. Más adelante, una vez fallecido aquel monarca, su hermana y regente, Elvira Ramírez (c 934-c 986), que era monja del monasterio de San Salvador de Palat del Rey (León), hizo venir a las religiosas de aquella comunidad a la nueva fundación, conocida como San Pelayo y San Juan.
En el mismo complejo, también existía una comunidad de canónigos que atendía a las necesidades espirituales de las monjas. En 988, León fue atacado por Almanzor lo que motivó que las monjas huyeran a Oviedo, al monasterio de San Juan, que sería conocido a partir de entonces como San Pelayo. Ese monasterio tendría continuidad en Oviedo, donde todavía mantiene su actividad. Una vez recuperada la situación en la ciudad, a principios del siglo XI, en época de Alfonso V de León (c 995-1028), se restauró el monasterio benedictino femenino de León, en San Pelayo y San Juan (luego San Isidoro). Ambas casas benedictinas, la de León y la de Oviedo mantuvieron relaciones próximas, pero tuvieron recorridos independientes.
En la reconstrucción del monasterio de San Pelayo y San Juan, también se instauró un panteón real siguiendo el ejemplo de San Salvador de Palat del Rey. El establecimiento quedó ocupado de nuevo por dos comunidades, una de monjas y la segunda, masculina, formada por clérigos seculares. Las monjas eran miembros de la nobleza, aquí profesó una hermana de Alfonso V, Teresa Bermúdez († 1039), que más tarde se trasladaría a Oviedo, donde murió. También Sancha de León (1013-1065), hija de Alfonso V y esposa de Fernando I de León (c 1016-1065), quien intervino en la reconstrucción del monasterio, reconstruyendo totalmente la iglesia y panteón real.
Fernando I también intervino, trayendo de Sevilla el cuerpo de san Isidoro, la traslación de las reliquias y la consagración de la iglesia se hicieron en 1063. Debido a este hecho, se cambió la titularidad del monasterio por la de San Isidoro, nombre con el que es conocido actualmente. Una hija de Fernando I y Sancha, Urraca (c 1033-c 1101), amplió y enriqueció el monasterio, que también seguía siendo la sede del Infantado de León. En 1149 se consagró el nuevo templo que, básicamente, es la iglesia actual, sobre la que todavía se hicieron añadidos y modificaciones. El monasterio de Ruiforco (León), que formaba parte del Infantado, pasó a depender de ese lugar.
Mientras, se estaba reorganizando la canónica de la catedral de León, una parte de aquella comunidad era partidaria de la creación de una canónica regular y, por ello, en 1144, la diócesis les facilitó unos terrenos en Carbajal, donde se fundó una comunidad seguidora de la regla de San Agustín. En 1148, bajo el reinado de Alfonso VII (1105-1157), se formalizó una permuta entre la comunidad de monjas benedictinas del monasterio de San Isidoro y la canónica de Carbajal, según la cual, las monjas se desplazaron a Carbajal, mientras que los canónigos se trasladaron a San Isidoro, que pasó a depender directamente de la Santa Sede.
Sufrió muy directamente los efectos de la Guerra de la Independencia, cuando el ejército ocupante estuvo en el monasterio entre los años 1808 y 1813 y el lugar fue saqueado y expoliado. Los canónigos regresaron en 1814, pero los incidentes adversos no acabaron con ello, y nuevamente sufrió otras expoliaciones durante el siglo XIX. En 1956, la canónica se secularizó cuando estaba en plena decadencia. Sin embargo, el lugar todavía conserva un importante patrimonio artístico tanto en lo que se refiere a la arquitectura de los edificios como al mobiliario que se conserva.
Es muy notable la decoración mural del Panteón Real, un recinto de planta cuadrada, con dos columnas en el centro, que soportan las bóvedas, enteramente decoradas con pinturas murales, seguramente de la época de Urraca (s. XI) de temática muy variad, que se conservan en buena parte, a pesar del paso del tiempo y las intervenciones que se realizaron. A pesar de las pérdidas, el tesoro aún conserva un importante conjunto de piezas medievales: Cáliz de Doña Urraca, arqueta con placas de marfil, arqueta con esmaltes... Tiene, además, una notable biblioteca, con una biblia mozárabe, procedente del monasterio de Valeránica (Burgos).
Bíblia mozárabe copiada en el monasterio de Valeránica (Burgos) (960)
Bíblia mozárabe copiada en el monasterio de Valeránica (Burgos) (960)
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