Durante el reinado de Sancho I de León tenemos en el año 956 las primeras noticias documentadas sobre este edificio. La intención de este rey fue construir un templo para albergar las reliquias de Pelayo, el niño martirizado en Córdoba en el año 925, cuya fama se extendió pronto por toda la cristiandad europea. Hizo las gestiones oportunas con la corte de Al-Andalus, donde había sido rehén, para el traslado del cuerpo, pero no pudo conseguirlo, porque fue asesinado antes. Su hermana Elvira Ramírez (monja y regente de su sobrino Ramiro III) junto con Teresa Ansúrez, la reina madre, viuda de Sancho I, consiguieron realizar el proyecto, así que los restos de Pelayo fueron trasladados desde Córdoba a León. Elvira Ramírez era monja en San Salvador de Palat del Rey, un monasterio fundado por su padre el rey Ramiro II, construido junto a su palacio, exclusivo para mujeres de la realeza. Elvira y su comunidad se mudaron al nuevo templo de San Pelayo, aquel que se acababa de construir para recibir las reliquias del mártir. La vida de esta comunidad monástica duró tan solo 20 años en este lugar, bajo la denominación jurídica de Infantado de San Pelayo, una institución leonesa medieval para las infantas solteras, que ostentaban el título de dominas o abadesas. En el reinado de Bermudo II, León sufrió el ataque y devastación de Almanzor en el año 988, quedando arrasada la pequeña Iglesia de San Pelayo. Por entonces la primera abadesa Elvira ya había muerto, sucediéndola Teresa Ansúrez, la reina viuda que, al tener noticia de las inminentes razzias de Almanzor, se llevó el cuerpo de Pelayo a la ciudad de Oviedo para preservar las reliquias. Alfonso V, rey leonés desde 999 a 1028, tras el paso arrasador de Almanzor por la ciudad de León mandó reconstruir muchos edificios, entre ellos el monasterio de San Pelayo. Se reorganizó de nuevo la comunidad de monjas y la comunidad de canónigos regulares agustinos, todos bajo el mandato de la nueva abadesa Teresa, hermana de Alfonso V. Sancha de León, hija de Alfonso V, fue abadesa del monasterio de San Pelayo desde muy joven. Junto con su esposo Fernando fueron reyes de León desde 1037. Sancha influyó notablemente en el rey Fernando para llevar a cabo una edificación en piedra de la iglesia de San Juan Bautista, que se encontraba anexa al monasterio. El proyecto se llevó a cabo, y no fue un templo grande y abierto a los fieles sino una pequeña iglesia palatina para uso de sus mecenas, Fernando y Sancha, que vivían en su palacio ubicado junto al monasterio dúplice. Para engrandecer la iglesia y según costumbre de la época era necesario contar con importantes reliquias, por lo que hicieron traer en 1062 desde Sevilla el cuerpo de San Isidoro y desde el monasterio de Arlanza las reliquias de San Vicente de Ávila que se guardaban allí a raíz de las razzias de Almanzor. Contaban también desde antiguo con la mandíbula que se decía era de San Juan Bautista. El 21 de diciembre de 1063 se consagró esta nueva iglesia bajo la advocación de San Isidoro. Mantuvieron los reyes una absoluta protección al templo. La dotaron de reliquias insignes y de objetos de orfebrería, la enriquecieron con tesoros, así como enriquecieron al monasterio con un vasto patrimonio. La infanta Urraca Fernández de Zamora, soltera, era también dómina del Infantado de San Pelayo y ostentaba el señorío de los monasterios del reino cuya cabeza era el de San Isidoro de León. A la muerte de su madre Sancha en 1067 heredó el patrocinio y mantenimiento del templo. Mandó hacer muchas obras de ampliación, pero no logró ver terminadas las obras que por el contrario concluyeron Alfonso VII y la hermana de éste, Sancha, también dómina del Infantado. Alfonso VII y su hermana Sancha Raimúndez, dómina del Infantado de San Pelayo, ambos hijos de Urraca y Raimundo de Borgoña, concluyeron las obras iniciadas por su tía abuela Urraca y consagraron la iglesia solemnemente el seis de marzo de 1149. La infanta Sancha restauró la vida monástica y ella misma profesó en el monasterio. En 1147 mandó que este monasterio dependiera de los canónigos regulares de san Agustín trasladando la comunidad de monjas fuera de León. La infanta se encargó de que se edificasen los edificios destinados a los canónigos. Poco después el monasterio fue elevado al rango de abadía. Fernando II, rey desde 1157 a 1188, segundo hijo de Alfonso VII, consiguió del papa Alejandro III que se nombrase al monasterio y su iglesia como dignidad de abadía, con una serie de privilegios entre los que se encontraba la exención de toda jurisdicción episcopal. Además de las grandes reformas hechas durante el periodo románico, el complejo arquitectónico de San Isidoro sufrió obras parciales, modificaciones mandadas hacer por diversos personajes para su propia gloria y conveniencia en unos casos o para la mejora general en otros. Finalmente, El siglo XIX fue el peor en la historia de este edificio. En los primeros años sufrió la ocupación de las tropas francesas con la subsiguiente expoliación. Las estancias y capillas se convirtieron en cuartel, pajar y cuadras. Cuando llegó la hora de la retirada, las tropas incendiaron la iglesia. Años después llegó la desamortización de Mendizábal (1835) y como consecuencia hubo nuevos expolios y saqueos. Se suprimió la comunidad, que fue restablecida el 25 de mayo de 1851 por el concordato y la bula Inter Plurima del papa Pío IX. Pero la restauración y la puesta en marcha no tuvieron lugar hasta 1894. En 1956, tras el deterioro de la comunidad y la poca presencia de miembros en el monasterio, el obispo de León lo transformó en Cabildo Secular de San Isidoro.