Tras varios siglos, en los que apenas existen documentos que hagan mención a Covadonga, el Rey Felipe II envió recorrer los Reinos de León, Galicia y Principado de Asturias, al clérigo e historiador Ambrosio de Morales, quien realiza una detallada descripción de las reliquias de Santos, Sepulcros Reales y libros manuscritos de las Catedrales y Monasterios, acompañadas de notas sobre la vida del autor. Entre los monasterios que cita está el de Covadonga y da cuenta de su estado.
Llegó Morales a Covadonga en el año 1572 y, en su interesante obra Viage Santo describe cómo se hallaba en aquella fecha la Santa Cueva y la Capilla construida en su interior.
Dice así:
“Para hacer la iglesia en la misma Cueva, porque el suelo era muy pequeño, encajaron en la peña vigas, cavando agujeros, los cuales vuelan tanto, sin ningún sostenimiento, que parece milagro no caerse el edificio, y de esto tiene temor quien mira de abajo. Quedó así el suelo parte de la peña y parte de esta madera, para hacer una iglesia más larga, no toda tuvo altura bastante, y hay covachas y otras entradillas, que no quisieron picar, a lo que yo creo, por dejar lo más que se pudiera de lo natural. Hay forma de Capilla mayor con un arco labrado de piedra, y otro al lado, que parece hacer nave; mas todo tan pequeño, que estando el sacerdote y el ministro en la Misa, no cabe ya más nadie dentro de lo que es la Capilla. Anchura tiene la iglesia, aunque desigual, y no conforme nada con el lado contrario, que es el de la madera; y porque si el coro estuviera abajo, ocupara mucho allá arriba lo repartieron bien con otro altar, porque que alcanza mal el abajo. Con esto hay en la iglesia Capilla mayor, con laterales, coro y algo a la manera de crucero. Esta iglesia dicen que la labró el Rey D. Alfonso el Casto che Alfonso I) de la manera que ahora está, y que así dura desde entonces milagrosamente sin pudrirse la madera. Dios más que esto puede hacer; mas yo veo manifiestas señales en todo de obra nueva, y no del tiempo de aquel rey. En el altar mayor está una imagen de Nuestra Señora, de obra bien hecha. Con esta imagen se tiene gran devoción en esta tierra, y se hacen en ella grandes romerías, y hay gran concurso el día de Nuestra Señora de septiembre y por ello se llama el Monasterio de Santa María de Covadonga. En el altar está siempre una cruz harto grande, de plata”.
Ya bajo el pontificado del Obispo Diego Aponte de Quiñones (1585-1599), se construye la Colegiata de San Fernando que, a día de hoy, es el edificio más antiguo de los que se conservan en el Real Sitio. Esta construcción, de planta rectangular, cuenta con un claustro interior que se distribuye sobre un patio central. Dentro alberga una iglesia con bóveda de crucería y coro. La torre cuadrada que se alza en una de sus esquinas es de época posterior (1684). La Colegiata de San Fernando se levanta sobre el solar de un primer monasterio, como nos dan a entender los sepulcros románicos que se conservan en su claustro. Pertenecen a primitivos enterramientos abaciales del siglo XII y flanquean la entrada a un cementerio donde están enterrados algunos abades, canónigos y Pedro José Pidal y Món, primer Marqués de Villaviciosa.
Desde el claustro de la Colegiata de San Fernando se accedía a la Cueva antes de construirse el túnel de acceso y las denominadas escaleras del perdón o de las promesas. Una parte del edificio, el destinado a hospedería, durante algún tiempo fue conocido como la “Casa de las Novenas”.
Dentro de la iglesia de la Colegiata destaca un retablo barroco procedente del Monasterio de Santa María de Valdedios en el que se venera una bella imagen de madera y alabastro, obra de José Capuz, y un pequeño órgano transportable o realejo, del siglo XVIII.
Felipe IV fue el gran impulsador de Covadonga al facilitar el paso del Cabildo regular a secular, aumentando la dotación y elevando el número de los capitulares. Para ello se construyeron once casas como lugar de vivienda para seis canónigos y cinco beneficiados y un albergue de peregrinos.
Durante el reinado de Carlos II se construyeron las escaleras de acceso a la Santa Cueva desde el claustro de la Colegiata y en el de Felipe V se agregaron al Santuario las rentas de la antigua abadía de Viñón.