El monasterio se sitúa a caballo entre los términos municipales de Cabezón de Pisuerga y Corcos del Valle, en un meandro de la margen derecha del Pisuerga, entre el río y el trazado del canal de Castilla. El cenobio se funda en el s. XIII sobre un lugar que estuvo ya ocupado previamente, como demuestran los restos romanos. En origen se edifica un complejo monástico que cumple con los cánones estilísticos del cisterciense, que luego se ve ampliamente modificado en el siglo XVI con las obras de Juan de Nates a causa de un derrumbamiento en la iglesia. El complejo ha sufrido diversos avatares desde la desamortización, acentuándose su deterioro a finales del siglo XX, cuando se desplomó el crucero de la iglesia, la espadaña y parte de la nave central.
A partir de entonces se han llevado a cabo distintos proyectos con objeto de recuperar y revalorizar el bien. 

En 2018 se realizaron dos actuaciones arqueológicas:

Seis catas arqueológicas que han proporcionado datos muy relevantes sobre la superposición de las dos grandes obras constructivas que se llevan a cabo en la iglesia. La construcción original, del siglo XIII, y la realizada por Juan de Nates en 1585, a lo que se superpone el uso de este espacio como cementerio en época contemporánea. La tradición del uso funerario parece que se dilató a lo largo de los siglos XIX y XX y llegó a formar dos y tres fases de enterramientos con un total de 39 inhumaciones documentadas en los sondeos.

Lectura estratigráfica de paramentos de la iglesia. Las unidades funcionales se han agrupado en 5 fases o estructuras de fábrica que responden a un mismo momento cronológico, asociadas a tres épocas o momentos históricos que abarcan desde el siglo XIII hasta las más recientes intervenciones en el siglo XXI.

Obra: Análisis arqueológico coro y sotacoro de Santa María de Palazuelos en Cabezón de Pisuerga (Valladolid).
Arqueólogo/a: Arturo Balado Pachón y Ana B. Martínez García.
Empresa: Patrimonio Inteligente de Castilla y León, S.L.
Inversión: 21.744,91 euros.