Um documento de 10 de fevereiro de 1102 refere que o mosteiro foi fundado por D. Gomes Echiegues e sua mulher Gontroda, tendo recebido carta de couto de D. Teresa, mãe de D. Afonso Henriques, em 1112.
A sua construção terá sido iniciada no final do século XII e terminada no início do século seguinte, mas foi muito reformulado nos séculos XVII e XVIII.
As torres foram construídas no final do século XVI, início do XVII, após a destruição da galilé que se supõe ter existido, por escavações efectuadas no final do século XX. Esta remodelação da fachada levou a dar mais luz ao interior e foi construído o coro-alto e o órgão.
No início do século XVIII o muro entre as duas torres, com a rosácea, foi deslocado para a frente para ficarem estes três elementos alinhados. Foram também construídos os nichos para as imagens de Nossa Senhora, de São Bento e sua irmã Santa Escolástica.
O portal principal é ladeado por cinco colunas cilíndricas de cada lado. Estas são encimadas por capitéis e impostas que suportam as seis arquivoltas circulares, das quais as três mais pequenas são trabalhadas e as restantes lisas. Todos estes elementos mostram uma mão-de-obra de pedreiro com grande qualidade tanto nos elementos vegetalistas dos capitéis e das impostas como dos elementos animais ou vegetais das aduelas.
Podemos observar os animais afrontados ou cabeças de animais com fitas a saírem da boca e elementos florais. O portal é encimado pela rosácea protogótica.
A igreja é composta por três naves de três tramos cobertos por arco-diafragma e madeira.
À entrada, por baixo do coro-alto, estão dois sarcógrafos com estátuas jacentes possivelmente do final do século XIII. Notam-se vestígios de pintura mural no portal de acesso ao claustro.
Tendo a capela-mor sido reconstruída em 1770, podemos admirar, nos absidíolos, diversas pinturas, embora em mau estado e por isso dificilmente reconhecíveis. No retábulo-mor vemos a escultura de Santa Maria, orago da igreja, Esta mesma imagem, antes denominada de Santa-Maria-a-Alta, esteve num altar no corpo da igreja, no lado do Evangelho.
Compõem o adro da igreja uma fonte e o cruzeiro além das instalações do mosteiro.
Este monumento está classificado desde 1910 como Monumento Nacional.
O Mosteiro de Santa Maria de Pombeiro faz parte da Rota do Românico, tendo o número 1 no Percurso do Vale do Sousa.
O Mosteiro situa-se num vale próximo de Pombeiro de Ribavizela a cerca de 4 km a noroeste da sede do concelho, Felgueiras.