Las primeras noticias de este templo datan del 1063, cuando formó parte de la dotación que recibió la catedral de Jaca, en el momento de su consagración.

La iglesia que ha llegado hasta nuestros días es un edificio construido en el siglo XII, pero que fue muy reformado en el siglo XVI.

Inicialmente fue concebida con una sola nave, rematada al este por un ábside semicircular, liso y en el que se abre una ventana abocinada.

Adosada al lado sur del presbiterio se construyó una pequeña capilla con cabecera plana por el exterior y semicircular por el interior. Hay una pequeña ventana en forma de aspillera en su parte central.

En el interior de esta capilla se conserva una talla de la Virgen románica. Algunas fuentes afirman que la imagen era venerada en el pueblo de Arnasillo, pero debido al estado de ruina en que se encontraba el templo dedicado a Santa María, se decidió llevarla a Abay.

En el siglo XVI se reformó el templo, prolongando esta capilla hacia el oeste a modo de una segunda nave. También se construyó una torre campanario sobre la cabecera de la capilla. Es de esta época la gran puerta renacentista, que se abre en el muro sur y datada en 1575.

En el muro que comunica las dos naves, se abrió un gran arco, pero también se conservó el románico que que comunicaba la nave principal con la capilla. En la parte superior de este muro divisorio se pueden ver las antiguas ventanas románicas abocinadas.

Una nueva reforma, en este caso en el siglo XVIII, permitió crear una tercera nave, de estilo barroco, adosada al muro norte. También se rehicieron las bóvedas de las tres naves, para adaptarlas a los gustos de la época.

Durante las recientes campañas de restauración se han encontrado varios elementos litúrgicos y ornamentales del templo románico original. Uno de estos elementos fue el tímpano de la puerta románica, que había sido enterrado para nivelar el terreno en construir la nave meridional. Esto provocó que el crismón trinitario que se había esculpido se deteriorara considerablemente.

También se encontró un fragmento de una cruz procesional, donde todavía son visibles las figuras de Cristo en Majestad, y el símbolo del Tetramorfos correspondiente a San Juan. En la parte posterior se conserva un ángel con un incensario.

A su lado se expone la lipsanoteca de la consagración del templo.

En algunos puntos del templo, se pueden contemplar fragmentos de pinturas murales del siglo XIV, que han sido llevados a la iglesia de Huértalo.