Foi declarado monumento histórico-artístico no ano 1931. Cóntase nun documento do século XII no que foi doado ao mosteiro de Celanova, ao que pertenceu ata o século XVI, cando foi adquirido polo conde de Monterrei. .

Foi restaurado entre os séculos XV e XVI, quizais cando cambiou de titularidade. Posiblemente naquel momento a súa estrutura de tres naves foi substituída por unha soa nave, incluída a nova forma de cuberta.

Situada nunha posición elevada no bordo do camiño da prata entre Monterrei e Laza, nun lugar que antes se chamaba Moixelos, atópase esta pequena igrexa, que na actualidade consta dunha nave rectangular, cunha única entrada polo lado sur por a arco apuntado, e cabeceira de tres ábsidas de trazado exterior rectangular, a central, cuberta por unha cuberta a dúas augas, lixeiramente saínte dos laterais, de menor altura e con cubertas dun só plano.

A cabeceira, construída con sillares moi ben labrados, presenta en cada ábsida unha pequena ventá, moi estreita, de gran caudal interior e rematada nun pequeno arco de ferradura labrado na pedra e decorado cun reborde externo que a circunscribe. A súa portada lembra á de San Miguel de Escalada e San Cebrián de Mazote, aínda que en Mixós, como en Santa María de Wamba, non aparecen os contrafortes habituais da arte asturiana, pero a diferenza de Mixós, en Wamba as ábsidas laterais teñen dous- cobertura de avión.

Orixinalmente era unha igrexa de planta basilical con tres ábsidas e tres naves, a central algo máis ancha que as laterais, separadas por arcos de ferradura, dos que aínda se pode ver o inicio do primeiro arco no lado sur da nave central. . As tres ábsidas teñen planta en forma de semicírculo prolongado e accédese a través de tres arcos de ferradura prolongados en 2/7 do radio. Están cubertas por bóvedas de cuarto de esfera de ladrillo que arrancan sobre unha imposta, tamén de ladrillos dispostos en tres liñas, a central en forma de dente de serra e as exteriores en filas horizontais. Os altares da ábsida norte e central están apoiados por altares romanos, cunha inscrición dedicatoria a unha deusa lusitana precristiá na situada na ábsida central.

As tres naves orixinais desapareceron, sendo posteriormente substituídas pola que existe na actualidade, para o que parece que se reutilizou parte dos muros exteriores orixinais, cubríndoa cunha cuberta de madeira a dúas augas. Suponse que orixinalmente tampouco tería bóveda xa que non apareceron restos de contrafortes.

A pesar de que os arcos das ábsidas están máis próximos ao módulo visigodo que ao mozárabe e que a súa cabeceira, exteriormente recta e tripartita coa parte central algo destacada, fálanos dunha influencia asturiana, todo o que queda de Santa María de Mixós fainos pensar que se trata dunha construción mozárabe da primeira metade do século X.

Podemos considerar Santa María de Mixós dentro do amplo conxunto de igrexas de planta basilical de tres naves separadas por arcos de ferradura e tres ábsidas de portada plana, herdadas da arquitectura asturiana, que foron adaptando o modelo asturiano de diferentes xeitos durante a repoboación de os territorios situados ao norte do Duero ao longo do século X De todos eles parece ser un dos menos influenciados pola arte islámica, tanto polas proporcións dos seus arcos de ferradura, estendidos só en 2/7 do radio, como pola forma que cobre as ábsidas, utilizando bóvedas de cuarto de esfera, habitual na arquitectura romana e non utilizadas no resto de igrexas do conxunto, nas que atopamos algunhas bóvedas de canón e a maioría de tipo andaluz.

Estas características especiais, xunto coa existencia de varias aras dunha época anterior, parecen indicar que, de todas elas, é a que conservou maior influencia da arquitectura romana, que fora moi estendida en Galicia e da que existe podería haber restos nesa zona.