Debido a la dificultad de datación y a las peculiaridades del edificio, no está clara la fecha exacta de su construcción. Algunas fuentes indican que la construcción finalizó a mediados del siglo VII (arquitectura visigoda) y otros expertos retrasan la fecha hasta principios del siglo VIII (influencia mozárabe).
En cualquiera de los casos, el edificio primitivo se construyó con materiales procedentes de edificios más antiguos. Muchos de los sillares utilizados contienen inscripciones de época romana y otros formaban parte de altares dedicados a la diosa celtibérica Ataecina, asimilada por las diosas romanas Ceres y Proserpina, y que tenía su principal centro de culto en la zona de Turóbriga.
La cabecera del templo es realmente singular ya que está formada por tres naves independientes y separadas, un ábside triple. Hay que tener en cuenta que en esa época el número 3 se asociaba a la herejía, relacionada con el credo arriano, cuya interpretación de la Trinidad era diferente.
Junto a la basílica existían otras construcciones, que formaban parte del monasterio. Este conjunto monástico debió tener bastante importancia en la zona. Sin embargo, con la llegada de los árabes en el siglo VIII, la actividad del monasterio se vería pronto limitada y hacia el año 900 fue finalmente abandonado. A finales del siglo XV se reconstruye el cuerpo principal del templo, bastante deteriorado después de más de cuatro siglos de abandono. Esta nueva etapa se dedica la iglesia a Santa Lucía y la vida del monasterio se prolonga de forma más o menos próspera hasta finales del siglo XVIII. A partir de ese momento la basílica, ya en declive, parece que pasa a tener una función no religiosa. Durante la ocupación francesa fue utilizado como fortín y posteriormente como almacén y establo.
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