Das Gebäude weist eine perfekte Symmetrie auf und ist in zwei unterschiedliche, übereinander liegende Ebenen mit separaten Eingängen unterteilt. Der zentrale Raum im unteren Stockwerk, zu dem man durch eine Seitentür auf der Nordseite gelangt, ist rechteckig angelegt, sein niedriges Tonnengewölbe wird von Gurtbögen gestützt. An beiden Enden befinden sich zwei Kammern: Die westliche Kammer verfügt über einen Zugang von außen, die niedrige liegende östliche Kammer wird über fünf Stufen erreicht und diente vermutlich als Bad.

Ins Obergeschoss gelangt man über eine zweiläufige Treppe an der Nordfassade. Hier betritt man zunächst die Vorhalle und dann die zentrale Halle. Den östlichen und westlichen Abschluss der zentralen Halle bilden zwei Balkonen. An der Südfassade befand sich bis ins 17. Jahrhundert ebenfalls ein Balkon.

Getragen wird das Obergeschoss durch ein mit Gurtbögen verstärktes Tonnengewölbe. Ebenfalls ins Auge fallen die Blendarkaden an den Wänden. Die Symbolik des Raums ist ebenfalls beeindruckend und spiegelt sich in den plastischen Reliefs der Kapitelle, Bänder und Medaillons wider. Die originellen, einheitlich gestalteten Figuren stellen Tiere wie Löwen und Fasane dar, darüber hinaus fantastischen Kreaturen, Krieger mit Stöcken, mit Schwertern bewaffnete Reiter, sowie Kreuze mit Alpha und Omega – ein Versuch, die Botschaft des Evangeliums mit der Herrschaft Gesetzes und der Gerechtigkeit zu verknüpfen. Diese ausladende Dekoration hat Bezüge zur Goldschmiedekunst, zur Miniaturmalerei, zur Wandmalerei und zur Textilkunst und weist deutliche Einflüsse der westgotischen und orientalischen Kunst auf.

Im östlichen Balkon befand sich ein Altar mit folgender Inschrift von König Ramiro I. und seiner Ehefrau Paterna:

„Oh Christus, Sohn Gottes, der Du in den Schoß der Jungfrau Maria ohne menschliche Empfängnis eingegangen bist und unbefleckt daraus hervorgegangen, der Du durch Deinen Diener Ramiro, den ruhmreichen Herrscher, mit seiner Ehefrau Königin Paterna diese durch hohes Alter verfallene Stätte erneuert und durch sie diesen Altar der ruhmreichen Weihe der Hl. Maria an diesem hohen Ort errichtet hast, erhöre sie an Deiner himmlischen Heimstatt und vergib ihre Sünden, der Du lebst und herrschest von Ewigkeit zu Ewigkeit. Amen. Am 9. Tag vor den Kalenden des Julis der Ära 886 [= 23. Juni 848]. (Übersetzung ins Spanische: César García de Castro, Übersetzung ins Deutsche: Achim Arbeiter, Sabine Noack-Haley)

Der Originalaltar war Bestandteil des Barockaltars der Kirche, der im Jahr 1883 demontiert wurde. Dieser Altarblock wurde bei dieser Gelegenheit wieder zusammengesetzt und auf Initiative der ‚Comisión Provincial de Monumentos‘ (Denkmalschutzkommission der Provinz) in das Archäologische Museum von Asturien gebracht.

Um das 12. Jahrhundert, als die Kirche San Miguel de Lillo bereits verfallen war, übernahm die Pfarrgemeinde Santa María ihre Funktion. Im 14. Jahrhundert fand sie Eingang in das Pfarreiverzeichnis des Bischofs Gutierre von Toledo.

Santa Maria de Naranco ist der Namensgeber der Pfarrei, die derzeit ihre pastoralen Aufgaben über das benachbarte Kloster Monasterio de la Visitación wahrnimmt.

In Santa María de Naranco werden sporadisch Messen gefeiert.