Este periodo abarca desde 902 a 995. El frecuente paso de la cátedra abacial a la cátedra episcopal evidencia que la consolidación del monasterio de Cardeña es paralela a la de la ciudad de Burgos. Así sucede con don García, primer obispo de Burgos (980-988), que fue antes abad de Cardeña.
A la vez que la ciudad se dota de una estructura, la abadía consolida su dominio gracias a las donaciones y privilegios. Tanto la constitución del dominio como la sucesión de abades y obispos se realiza bajo la supervisión del rey Alfonso III, quien ordena el territorio en tres condados:
Como atestigua el Becerro Gótico, don Gonzalo Téllez encomendó al abad Damián (902-917) la explotación de la zona del Arlanzón con donaciones concretas en torno a Villafría o Villagonzalo de Pedernales. El abad Pedro (917-929) amplió la explotación agrícola-ganadera a la hidráulica y piscícola, logrando el apoyo de 204 monjes en 921[1].
Fue el abad Lázaro (929-932) quien logró importantes donaciones del rey Alfonso IV y de doña Lambra, viuda del conde Gonzalo Téllez. El rey donó al cenobio la villa de Villafría y el consiguiente acceso al Arlanzón. Con él comenzaron también los primeros conflictos provocados por controlar el caudal del río y con ello los recursos hidráulicos. Así, en 932, el conde Fernán González medió en un pleito entre, por un lado, los vecinos regantes de Burgos, Santa María, Quintanilla, Villayuda y Castañares y por otro, el monasterio de San Pedro, decantándose por el monasterio[2].
Tras el martirio de los 200 monjes (ver Historia y Leyendas) y la destrucción del monasterio, posiblemente en 934, el abad Alfonso asumió la dirección del cenobio. En esta ocasión fue la familia de Fernán González la que donó el monte de Valzalamio, situado entre el valle del Arlanzón y el valle del Arlanza.
El apoyo de la familia de Fernán González abre la puerta a la consolidación del cenobio como dominio, vinculando su expansión a la política colonizadora de los condes castellanos. La abadía burgalesa se verá beneficiada en los diferentes conflictos sobre el control del Arlanzón , según documento del año 941, por la protección condal, que se convertirá en su principal baza a lo largo del abadiato de don Rebelio. Las ingentes donaciones (por ejemplo, Aguilar en 968 o Santa María de Rezmondo en 969) [3]). También llegarán los primeros terrenos en el valle del Duero (donación en 943 de Fuente Adrada por el conde de Monzón de Campos, Asur Fernández y su esposa Guntroda[4]).
Sin embargo, en breve, el conde Fernán González orientará su apoyo a otra abadía, San Millán de la Cogolla, en detrimento de Cardeña. Los primeros conflictos se centrarán en las salinas de Añana[5], que pasarán al cenobio riojano, desviando la influencia de Cardeña hacia las de Poza. A pesar de tratarse de un momento de debilidad política general, en los años 953-957 siguen creciendo las donaciones al monasterio burgalés.
El conde Garci Fernández (970-995), hijo de Fernán González, apoyará la consolidación del dominio de Cardeña, situando el 11 de julio de 972 como fecha clave, tal y como lo recoge la primera anotación del Becerro Gótico. El conde firma las cédulas de propiedad, los derechos de tránsito de ganado y licencias de explotación de pastos y pesca, llegando a constituir un fuero. De los cuatro documentos, tan solo ha sido autentificado[6] el del Monte de Modúbar (Elcineto). En cualquiera de los casos, será un punto de referencia para la historia posterior.
A finales del s. X, el dominio de Cardeña dejó de expandirse hacia el sur por la creación del Infantado de Covarrubias en 978 y perdió alguna de sus posesiones en el Arlanza [7]. A pesar de sus inversiones en el norte (salinas de Poza), poco a poco se debilita por las sucesivas campañas de Almanzor en 981 y 992 y los problemas de Garci Fernández con su mujer Ava, que se mostrará partidaria de su hijo Sancho. Estas desavenencias familiares trajeron consigo la división de los castellanos y el triunfo musulmán: en el año 994, Almanzor conquista Clunia y San Esteban de Gormaz, matando al conde Fernández, cuya cabeza fue trasladada a Córdoba como botín.
Al final de esta época, Cardeña cuenta con 76 villas y su dominio se extiende de norte a sur, desde el Ebro (Pesquera) hasta el Duratón (Adrada de Aza) y de este a oeste, desde el río Pisuerga a la sierra de la Demanda (Pineda de la Sierra).