La vall de Castellbò, segons els documents consultats datats entre els segles X i XII, estava densament poblada; si més no, s’hi documenten un gran nombre de viles i “vilullas”, la major part de les quals apareixen en la relació de llocs, poblats o despoblats, que integraven la vall de Castellbò al final del segle XV i que foren recollits per Pere Tragó en la redacció del Spill de totes les coses del Vescomtat de Castellbó, redactat l’any 1519.
La primera menció de la vall de Castellbò és de l’any 941, en una venda de dos canemars situats a la vall de Castro Leonis. El nom de Castell-lleó no apareix en la documentació fins ai principi del segle XII; l’any 1105 hi ha documentada una donació a Santa Maria de la Seu d’un alou situat a Castro Leonis. La derivació lingüística a Castro Bono, que comença a aparèixer al principi del segle XI —així en un document del 1015 hom es refereix a la vall amb la denominació de Castello Bono—, ha estat explicada com una corrupció lingüística.
La vila de Castellbò és esmentada, indirectament, com a límit de terres situades a la vall, en documents del 1002 i el 1016. L’any 1196 el vescomte Arnau la dotà d’unes àmplies franquícies que foren confirmades en anys posteriors, 1268, 1278 i 1302 pels comtes de Foix-vescomtes de Castellbò. L’any 1378 la comanda de Susterris hi tenia establerts 33 homes propis.
En el Spill… consta com la vila, que s’hauria format a redós del castell aleshores ja enderrocat, era murada i la muralla tenia dues torres anomenades Serrat i Malbech.
L’església de Santa Maria de Castellbò consta en la relació d’esglésies del bisbat d’Urgell visitades, els anys 1312 i 1314, pels delegats de l’arquebisbe de Tarragona. L’església apareix també en el llibre de la dècima de la diòcesi del 1391, dins del deganat d’Urgellet.
L’any 1436, el papa Eugeni IV erigí, en l’església parroquial de Santa Maria, la col·legiata de Santa Maria de Castellbò, que fou dotada majoritàriament amb les rendes del monestir de Santa Cecilia d’Elins, que havia estat suprimit l’any 1383. Els seus priors s’anomenaren d’Elins i Castellbò. La col·legiata subsistí fins ai concordat del 1851.
L’any 1575 Santa Maria tenia, a més de l’altar principal, onze altars; l’edifici presentava problemes al teulat i a la pavimentació, que havien de ser reparats; s’especificava que les lloses sepulcrals havien de ser arranjades pels particulars corresponents. S’estipulà la realització d’una nova pica d’aigua beneita que s’havia d’instal·lar a l’entrada de l’església, a l’interior. L’any 1758 de nou el paviment necessitava reparacions i la pica baptismal havia de ser canviada de lloc, del costat de la porta principal havia de tornar al seu lloc original, per enderrocar posteriorment el pedrís que hi havia on ara es trobava la pica. També presentaven problemes la capella del Sant Esperit, que amenaçava ruïna, i la zona de la porta principal a causa del contrapès del rellotge. Malgrat les penes imposades en cas d’incompliment, l’any següent, les darreres obres encara no s’havien realitzat.
Actualment l’església parroquial de Santa Maria és cap d’una àmplia demarcació parroquial.