Les seves restes es troben a l'extrem de ponent de la plataforma que acull el mateix castell i el vilatge de Sant Miquel de la Vall Sobirà, en el recinte inferior d'aquest castell, prop de la muralla de migdia.
Era una església d'una sola nau, amb un banc de pedra tot al llarg del perímetre, llevat de l'absis. A orient, l'absis semicircular, refet al segle xiii. La nau té una llargària de 10,2 m., i una amplada que va de 3,68 a 3,55 m. L'absis marca un radi d'1,5 m. El gruix de les parets quasi arriba al metre: 0,9 m. Tanmateix, l'ampliació del XIII allargà dos metres la nau, a més de canviar la porta de migdia a ponent. Les excavacions del 1979 han permès saber que tenia el terra enllosat i una coberta de fusta a doble vessant, amb lloses damunt de les bigues. Es va trobar la biga mestra, cremada, cosa que fa suposar que fou un incendi el que va cloure les activitats d'aquesta església.
Les excavacions esmentades foren molt fructíferes, i permeteren treure a la llum pública molt detalls referits a l'església i al conjunt del vilatge que atenia.
Bibliografia
ADELL I GISBERT, Joan-Albert, CASES I LOSCOS, Maria-Lluïsa i RIU I RIU, Manuel. "Santa Maria del Castelló Sobirà", a El Pallars. Barcelona, Enciclopèdia Catalana, 1993 (Catalunya romànica, XV). ISBN 84-7739-566-7
BURON, Vicenç. Esglésies i castells romànics del Pirineu català i Andorra: Guia. Tremp: Garsineu Edicions, 1994 (Biblioteca pirinenca; 10). ISBN 84-88294-28-X