Los orígenes monasterio los encontramos en el siglo XII, cuando se fundó un cenobio, en este mismo valle del río Corb, bajo la influencia del monasterio de Vallbona de les Monges. En 1190, Pere de Tàrrega fundó el monasterio de Santa Maria de Bovera, regido por  la regla del Cister, en el que anteriormente había habido un santuario eremítico dónde se veneraba la imagen de la Virgen encontrada en la zona. Su hija Elisenda fue la primera abadesa.

En 1235 se empezó a construir el monasterio de Vallsanta en una mejor ubicación: con más agua y mejor comunicada. De hecho, el 7 de marzo de 1237, el papa Gregori IX pidió al abad de Citeaux que enviara algunas religiosas de Bovera hacia Vallsanta. De poco en poco las religiosas fueron abandonando Bovera para establecerse en el nuevo cenobio, hasta que en 1246 dejaba de existir la comunidad de Bovera.

A partir de aquel momento el monasterio empieza una pequeña etapa de esplendor, que permitirá la construcción de un nuevo templo gótico entre los años 1345 y 1350 . Este fue patrocinado por las familias nobles de la zona como los Guimerà, los Alemany, los Boixadors, los Llorac y los Josa.

A los pocos años de haberse construido la iglesia, se produjo un desprendimiento, que obligó a reparar la nave del templo.

También en el siglo XIV se hacen reformas en el monasterio, si bien algunas de estas no está claro que se acabaran realizando. De hecho en un inventario del siglo XV se hace referencia a la iglesia, la cocina, un porche, una sala, la despensa, el horno, el pastador, la bodega y el gallinero. No se menciona ningún dormitorio común, ni ningún claustro, dependencias para las cuales se cree que el monasterio recibió unas rentas, pero que no se habrían llegado a construir.

A partir del siglo XV, el monasterio empieza a decaer. Tuvo un papel importante una epidemia que sufrió el cenobio en 1403. Algunas monjas huyeron hacia el abandonado recinto de la Bovera, pero esto no evitó una gran mortalidad entre los miembros de la comunidad. La decadencia se agravó durante el siglo XVI, momento en que se empiezan a derrumbar algunas dependencias. En 1589 ya sólo vivían en Vallsanta tres religiosas. Por aquellas fechas, el abad de Poblet, Francesc Oliver, visitó el monasterio como visitador general del orden del Cister y tras comprobar el estado de decadencia y de acuerdo con las disposiciones del concilio de Trento, que no permitían la existencia de comunidades femeninas aisladas de núcleos urbanos, ordenó el abandono de Vallsanta y el traslado de las religiosas al monasterio del Pedregal cerca de Tàrrega.

Del conjunto monástico sólo se ha conservado una parte del templo. Seria necesario limpiar el terreno y hacer las pertinentes excavaciones arqueológicas para poder descubrir restos de los otras estancias. Un  convenio firmado recientemente entre la Diputació de Lleida y el ayuntamiento de Guimerà permitirá la adquisición de los terrenos adyacentes a la iglesia por parte del consistorio y el inicio de las obras de consolidación de las ruinas.

Del primer templo románico del siglo XIII, sólo se han conservado los cimientos de sus muros, una pequeña puerta de medio punto dovelada, situada en el muro norte y varios fragmentos escultóricos, hoy conservados en el Museo de Guimerà.

En el siglo XIV se construye la nueva iglesia gótica. Estaba formada por una sola nave, acabada en el este con un ábside poligonal.  

En el piso superior destacan las grandes ventanas góticas, en las que todavía se pueden observar las tracerías con las que estaban decoradas.

Las paredes del ábside fueron vaciadas, por abrir unas capillas radiales.

En los espacios que hay entre las capillas encontramos los escudos de los nobles que colaboraron en la construcción del templo. El escudo más repetido es el que contiene la imagen de un ciervo, asociado a la familia Cervelló. Algunas fuentes afirman que podría tratarse de una sírvia con cuernos y no de un ciervo y por lo tanto pertenecer a la familia de los Boixadors.

Se cree que el templo no se pudo terminar y se cerró por el oeste con un simple muro, sin hacer ninguna fachada. Tampoco se construyó ningún campanario de torre ni cimborrio. Tan sólo se realizó un campanario de espadaña de un solo ojo, restaurado recientemente. 

Al poco tiempo de haberse acabado el templo se construyó una capilla lateral en el sector sur. Tenía que  alojar el sepulcro de Bernat de Boixadors, si bien se cree que el caballero no fue enterrado en este lugar. La construcción de la capilla provocó que el muro sur se debilitara y que entre 1365 y el 1367 se derrumbara la bóveda de la nave. En 1371 se procede a reparar el templo. Fue necesario reforzar el ábside con contrafuertes y se construyó un gran arco de diafragma en el sector de poniente, reforzado por un contrafuerte en el muro sur.

En el muro norte se puede encontrar una capilla de características similares, sin que se conozca quien fue su patrocinador. También fue posterior a la finalización del templo. Tiene planta hexagonal.

En este sector se realizaron varias excavaciones durante el verano de 1986. En esta actuación se encontró un fragmento de la tapa de un sepulcro con un caballero esculpido. Por su indumentaria se ha datado en el siglo XIV. Se cree que podría ser un miembro de la familia Cervelló, pero no se ha podido confirmar todavía esta teoría. También se descubrieron algunas claves de bóveda. Una de ellas tiene un Agnus Dei esculpido, mientras que otra tiene un guerrero a caballo, con un ciervo en su escudo. También se encontró la losa funeraria de una abadesa. Se cree que podría ser Aldonça de Castro abadesa de 1392 y 1404.