Esta iglesia se levantó como capilla del Palacio Real que existía en la margen izquierda del rio Aragón, opuesta a la antigua población de Rocaforte. En esta orilla del río se iba a formar una importante comunidad de francos, que daría lugar al burgo nuevo frente al burgo viejo o actual Rocaforte. Los habitantes de esta nueva población quedó asentada en torno al Palacio y con la capilla como templo parroquial.

 Alfonso el Batallador en 1131 donó el palacio y la iglesia  a la orden de San Juan de Jerusalén. A esta fecha se atribuye la cabecera de la iglesia. Del edificio estrictamente románico quedan tres ábsides (el central más elevado que los laterales) estructurados en tres pisos, definidos por dos líneas de impostas que, como en el interior, revelan la influencia decorativa jaquesa.

El cuerpo de las naves es posterior dadas las características arquitectónicas y escultóricas del mismo y se data entre finales del siglo XII y comienzos del XIII. Este edificio  sugestivamente restaurado, se llevó a cabo  por tanto a lo largo de casi un siglo, pasando del estilo románico hasta las formas protogóticas.

Descripción.-La iglesia presenta en planta tres naves, de tres tramos cada una, sin crucero marcado y una cabecera de tres ábsides semicirculares, mayor el central que los laterales. El alzado presenta una compartimentación del espacio por medio de cuatro pilares cruciformes con medias columnas adosadas y columnilla en los ángulos de la cruz, que responde al pilar conocido como hispano languedociano propio del románico de transición. La cubierta se resuelve por medio de bóveda de crucería en las naves laterales y cimborrio en la nave central, ralizando en un estilo protogótico. Los ábsides se cubren con bóvedas de cañón.

La decoración que observamos en el interior de la iglesia consiste en una línea de imposta con dibujo de ajedrezado jacqués.

Al exterior destaca en la parroquia de Santa María el conjunto románico y los bellos ábsides de la cabecera, todo ello rematado por una torre octogonal, situada sobre el crucero y perteneciente al estilo gótico, con reformas efectuadas en el siglo XX.

La cabecera de tres ábsides, presenta el central dividido en tres cuerpos a partir de una imposta jaqueada y enseña tres ventanas abocinadas y tres óculos.  Los laterales se organizan en dos cuerpos a través de impostas decoradas con un ajedrezado y recuerdan claramente los mismos espacios de la catedral de Jaca y San Isidoro de León. Hay que advertir que a pesar de los bellos modillones que vemos en la cornisa de la cabecera, solamente los presentes en el ábside de la Epístola son auténticos, los otros corresponden a una restauración realizada en el edificio a principios del siglo XX, fruto del cual se elaboraron nuevos canes, siguiendo la forma e iconografía de los existentes en la ermita de San Adrián de Vadoluengo.

La portada.-Pero en Santa María la Real es la escultura la que concita la atención del visitante. Abundante y variada en la portada, es una de las más ricamente esculpidas del románico español. 

Es ya sabido que como consecuencia de las grandes e importantes edificaciones del románico, y formando parte sustancial de las mismas, surgen importantes programas escultóricos desarrollados a la par de los arquitectónicos, aunque siempre por distintas manos.

El caso de Santa María la Real de Sangüesa es un caso paradigmático. Su situación junto al puente sobre el río y al comienzo de la calle mayor, explica el papel primordial de esta iglesia en la entrada de la localidad, abriéndose por el sur hacia al mismo camino de peregrinación. Para llevar a cabo su facturase unieron en un todo,  imagen, arquitectura y y mensaje iconográfico llevando a cabo un programa especialmente atractivo.

 La puerta de Sangüesa es abocinada y se estructura con 5 arquivoltas apuntadas que descansan sobre estatuas columnas (tres a cada lado) que no son anteriores a 1200. Sin embargo a pesar de la monumentalidad sorprende por el desorden existente en la disposición de los elementos y el abigarramiento de ciertos espacios, caso de las enjutas, que es debido a la participación de distintos talleres y a la elaboración de la misma en distintos momentos.

Dicha portada está trabajada por varias manos, bajo la dirección al menos de dos maestros. Autor más antiguo se le identifica como el maestro de San Juan de la Peña, se le atribuye la parte alta, es decir las dos arquerías del coronamiento que cobijan un apostolado presidido por el Pantócrator, con figuras hieráticas, de plegados simples incisos, y rostros cuadrados con ojos grandes.

El otro es el maestro Leogedario, conocido porque firma  en una de las estatuas columna de la jamba de la izquierda. Es más evolucionado que el anterior y quizás francés o al menos buen conocedor de la Puerta real de Chartres, aunque otros lo relacionan con el arte borgoñón.

 En la parte central de la portada, dintel, tímpano, enjutas, se han aplicado una serie de relieves de diverso tamaño y muy variado contenido, procedentes sin duda de diversos conjuntos, creando un revoltijo icónico, incongruente con respecto al gran sentido de la proporción que muestran las partes esenciales de la portada. Esta actuación responde una vez más al horror vacui de la sensibilidad románica, pero hace también sospechar la intervención de maestros de inferior categoría.