La primera ocupación del emplazamiento es de época tardorromana, con la construcción de un templo de planta cuadrangular, rodeado de enterramientos con la cabecera orientada al Norte. Entre el siglo V y principios del X se reconstruye al menos en dos ocasiones. Junto al mismo se ha localizado una habitación excavada en el terreno, que ha sido interpretada como una piscina para bautismo por inmersión.

En los siglos posteriores, el yacimiento pasa por una fase de esplendor y se amplía el espacio adosando una nave rectangular. De esta manera, el edificio anterior se convierte en el ábside del nuevo recinto religioso y se le añaden los canecillos románicos. Sin embargo, en los siglos XIV y XV, Santa Cruz se transforma en un centro religioso de segundo orden; las ruinas de la nave rectangular se eliminan transformando de nuevo el ábside en ermita. A finales del XVIII la entrada se protege con un pórtico.

En el interior destacan pequeñas cavidades labradas en el suelo que se utilizaban para almacenar víveres y simientes -silos-. Algunos están impermeabilizados con arcilla para impedir la humedad y la entrada de insectos y roedores. Aparecen dentro del recinto sagrado, tal vez para evitar el robo, pensando que a la pena normal de hurto se sumaría la de sacrilegio, o tal vez pensando en las bendiciones que el templo podría conferir a la simiente, asegurando así los frutos de la futura cosecha. Cuando los silos se deterioran son utilizados como basureros.