Los orígenes de San Martiño de Mondoñedo se encuentran en la más tempranera Edad Media, sin embargo existe una enorme laguna documental que dificulta su estudio. Lo que sí se sabe es la existencia de una primitiva construcción del siglo X de la que quedan vestigios en la actualidad. Hay teorías que defienden los orígenes de la sede episcopal de Mondoñedo en este monasterio, actual sede del museo.
El edificio que puede verse en la actualidad responde a la arquitectura románica de finales del siglo XI, con añadidos posteriores como son los contrafortes del siglo XVIII. La decoración escultórica es de sumo interés por su estilo y por la iconografía, ya que ambos reflejan un arte propio del Camino de Peregrinación.
La iglesia del monasterio, hoy parroquial, acoge en su interior una colección en la que las piezas más destacadas son el frontal de altar con Cristo en Majestad, del siglo XII, y el báculo y la sortija del Obispo Gonzalo; junto a ellas se pueden ver esculturas, pinturas, documentos, relicarios, misales, así como una colección de cálices, todas ellas obras de carácter religioso.