Es tracta d’una fundació efectuada el 1243, gràcies a la iniciativa del comte Rodrigo Fernández de Valduerna i la seva esposa, Teresa Flores. Inicialment, l’establiment era masculí, estava ocupat per canonges premonstratencs i depenia del monestir de Santa María d'Aguilar de Campoo (Palència). Fou una casa modesta, la seva època de màxima puixança fou entre els segles XIV i XV, després passaria a estar regida per abats comendataris, el que no va ajudar el seu desenvolupament i va agreujar la seva situació.
El 1511, es va produir un canvi en el si del monestir, en un acte de nepotisme, la comunitat masculina fou substituïda per una de canongesses, procedents de Santa Sofía de Toro en el que sembla una maniobra preparada, ja que l’abadessa de Santa Sofía i el darrer abat de Villoria (mort el 1505) eren germans. Van arribar set canongesses de Toro i la reduïda comunitat masculina es va distribuir en diversos monestirs de l’orde. De manera anàloga, aquell mateix any, Fernando de Colmenares abat d’Aguilar, va nomenar la seva filla Mencía com abadessa de Villoria.
El 1522, Fernando i Mencía foren expulsats per l’abat de Retuerta, deixant aquesta casa com a simple priorat. El 1531, l’establiment monàstic va recuperar el títol d’abadia i es va redreçar la situació, tornant al règim d’abadesses triennals i abandonant el règim comendatari amb abadesses vitalícies. El 1665 va patir un incendi que va obligar les canongesses a deixar el monestir per refugiar-se al palau episcopal d’Astorga del que depenien. No hi van poder tornar fins al 1774.
Amb la desamortització, van perdre les seves propietats, però van poder mantenir la comunitat i encara continua actiu. Van acollir temporalment dues comunitats cistercenques exclaustrades, entre el 1867 i 1871 les monges de Santa María de Carrizo, i també les d’Otero de las Dueñas, fins al 1882, quan es van incorporar al monestir de Gradefes. L’església i el conjunt monàstic conservat és de l’època de la reconstrucció (1772-1776).
- CAVERO, Gregoria, coord. (2021). Villoria de Órbigo y los premonstratenses, 900 años de la fundación de Norberto de Xanten. Universidad de León
- FERNÁNDEZ DEL POZO, José María (1985). Un monasterio leonés desconocido. Tierras de León, núm. 60
- FERNÁNDEZ DEL POZO, José María (1987). La desamortización de los bienes del monasterio de Santa Martía de Villoria de Orbigo. Tierras de León, núm. 69
- LÓPEZ DE GUEREÑO SANZ, María Teresa (1997). Monasterios medievales premonstratenses. Reinos de Castilla y León. Junta de Castilla y León
A Villoria de Órbigo, al sud d'Hospital de Órbigo