La ermita de Santa María ejerció como iglesia parroquial de la antigua población de Peñalba, hoy abandonada. Es uno de los escasos edificios mozárabes que se conservan en España.

La ermita, situada en un altozano cerca de la localidad de Arnedillo, es un edificio de mampostería, posiblemente del siglo X, con dos naves de dos tramos que se articulan en torno a un pilar central del que parten cuatro arcos de medio punto, un diseño que recuerda al de una palmera.

Posee también dos ábsides, uno en forma de herradura y otro cuadrangular, que se abren a la nave mediante dos arcos de herradura de tradición visigótica enmarcados por un alfiz mozárabe.

En su interior guarda una talla románica del siglo XIII de la Virgen de la Anunciación. Tenía también un frontal de altar del siglo XII, con una pintura románica que representa a la infancia de Jesús (escenas de la Epifanía y la Presentación en el Templo).

Vistas panorámicas desde el exterior.