Sobre el monasterio viejo, a caballo de los siglos XI y XII, el rey Sancho I Ramírez comienza a construir un nuevo monasterio, su iglesia se levanta sobre la vieja iglesia inferior para lo cual tuvo esta que ampliarse a los pies para que sirviera de sustentación a la superior. La iglesia vieja quedó entonces como una especie de cripta.
Panteón de Nobles: Desde el vestíbulo de la entrada una escalera nos lleva al Monasterio alto y a un patio descubierto, aunque protegido por la peña, que recibe el nombre de Panteón de Nobles.
En este gran patio están enterrados nobles del Reino de Aragón de los siglos XI, XII y XIII. En total se pueden encontrar veintidós nichos en dos niveles separados por una imposta; doce nichos en el nivel superior y diez en el inferior y todos ellos protegidos por una imposta con decoración de ajedrezado jaqués. Los nichos desarrollan un arco de medio punto orlados con una cenefa de ajedrezado jaqués que apean en soportes algunos en forma de cariátides y otros en columnillas. En los nichos del nivel inferior desaparece el ajedrezado jaqués y la decoración se resuelve mediante bolas. Los frontales de los nichos se decoran con relieves de crismones trinitarios, cruces de Iñigo Arista, un grifo, leones y un escudo de la familia Abarca de Garcipollera.
En el muro de enfrente podemos encontrar un indeterminado número de lápidas epigráficas conmemorativas con la filiación de los difuntos enterrados. Hay que decir que cada uno de los nichos está ocupado por varios cadáveres probablemente de una misma familia. Entre los difuntos enterrados y por las inscripciones encontradas destacamos: Fortuño Blázquez (Fortunio Blasqvionis) y su esposa doña Jimena (Eiximena) fallecidos ambos en 1082, Aznar Fortuñones y su esposa Endregoto, Sancho de Aso y Jimeno ambos muertos en 1096 durante la conquista de la ciudad de Huesca, Fernando Pérez de Caniás (siglo XII), Lope Ferrén (siglo XIV) y Pedro Jiménez de Marcuello fallecido en 1208. La última persona enterrada en este panteón fue Pedro Abarca de Bolea, conde de Aranda, muerto en Epila-Zaragoza el 9 de enero de 1798. Quiso ser enterrado en este lugar donde reposaban sus antepasados, pero en 1855 sus restos fueron trasladados al Panteón de hombres ilustres de Madrid. Un nicho en la pared junto a la puerta de acceso a la iglesia recuerda que aquí estuvo enterrado.
Una puerta situada junto a la escalera, comunica a través de un patio con antiguas dependencias como eran el horno y la masadería (habitación donde se cocía el pan). Desde el patio del Panteón de Nobles se accede a una serie de habitaciones y salas que a lo largo del tiempo han servido para diversos usos: celdas de monjes, refectorio, cocina y también como residencia abacial; en la actualidad estas salas están habilitadas como un pequeño museo.
Sala Masadería: en ella encontramos tres losas sepulcrales que corresponden a los tres reyes de Aragón que fueron inhumados en el monasterio, los reyes Ramiro I, Sancho Ramírez y Pedro I. Los reyes de Aragón fueron sepultados en tumbas de piedra colocadas en tres órdenes superpuestos, desde la roca hacia afuera, presentando a la vista solo los pies del féretro. Un pequeño acceso al fondo de la sala permite visualizar de manera deficiente, los nichos vacíos de los reyes y familiares que fueron enterrados. Esta necrópolis ocupa lugar adyacente con la sala dedicada a Panteón Real que se encuentra junto a la iglesia románica. Se considera a estos reyes como los tres primeros reyes del Reino de Aragón, el sucesor de Pedro I, el rey Alfonso el Batallador sería enterrado en el Monasterio de San Pedro el Viejo en Huesca.
Iglesia románica siglo XI. Frente a la escalera y al fondo del patio del Panteón de nobles una puerta formada por dos vanos rematados en medio punto comunica con la iglesia románica o alta. La iglesia es una gran sala rectangular consta de una cabecera triabsidial, una nave intermedia ancha y la nave de los pies caracterizada por ser más estrecha que la zona intermedia. Fue mandada construir por el rey Sancho Ramírez y se corresponde con el estilo románico. La iglesia fue consagrada en el año 1094 por el arzobispo Amato de Burdeos con la presencia del hijo de Sancho Ramírez, Pedro I y miembros de la nobleza aragonesa. Sancho Ramírez impulsor de su construcción falleció antes de verla acabada.
La cabecera formada por tres ábsides semicirculares excavados directamente en la roca, se abre a la nave mediante una triple arcada de medio punto, el arco central algo mayor que los laterales. El interior se adorna con arquerías ciegas formados por arcos de medio punto que apoyan en capiteles con decoración vegetal toscamente labrados. Una imposta ajedrezada recorre la parte superior de la arquería. Los ábsides se cubren con bóveda de cuarto de esfera y el corto tramo recto que le precede con bóveda de cañón. El ábside central fue puesto bajo la advocación de San Juan Bautista, mientras que los laterales quedaban bajo la titularidad de San Miguel y San Clemente. El ábside central dispone de un total de siete arcos ciegos mientras que los laterales sólo disponen de cinco. Los ábsides están comunicados entre sí por vanos abiertos en el muro formados por arcos de medio punto.
La embocadura de los ábsides está formada por arcos de medio punto formados por molduras en forma de bocel y un guardapolvos con decoración ajedrezada. Descansan los arcos en una triple columna con capiteles cuya decoración ha desaparecido. En esta iglesia es donde se guardaba el Santo Cáliz de la Última Cena. De hecho, en el ábside central se expone una copia del Santo Cáliz como recuerdo de su permanencia en este monasterio.
La nave de la iglesia tiene el primer tramo cubierto por la roca de la montaña, mientras que el resto de la nave se cubre con bóveda de cañón reforzado por arcos fajones de ladrillo que descansan en pilares adosados a los muros laterales. Esta nave se resuelve a base de tres tramos. A los pies del templo en el imafronte se abren un total de seis vanos de distintos tamaños rematados todos ellos en forma semicircular. Los tres vanos superiores se abrieron en fecha posterior a la construcción del templo y, se considera que el central más grande podría ser en origen una puerta que daría acceso a la iglesia desde alguna construcción monástica en la actualidad desaparecida. A los pies de la iglesia se situaba el desaparecido coro. Una puerta de medio punto abierta en el muro del evangelio permite el acceso a las antiguas salas monacales hoy convertidas en museo.
Por una puerta situada frente a la entrada se sale al claustro. En el frontis que abre al claustro, vemos una puerta de estilo mozárabe probablemente trasladada hasta este lugar procedente de la iglesia baja. El arco que mira al claustro apoya en unas impostas decoradas con una doble línea sogueada. En el dovelaje corre una inscripción en letra mozárabe y en latín que dice: PORTA PER HA(N)C CAELI FIT P(ER)VIA CUIQ(UE) FIDELI + SI STUDEAD FIDEI IUNGERE IUSSA DEI que se traduce como: "Por esta puerta, cualquier fiel llega al camino del cielo, si además de la fe, aplica las leyes de Dios". Esta inscripción del siglo XII es posterior a la propia fábrica de la puerta que se fecha entre los siglos X o el XI.
Replica del Santo Cáliz
Al fondo de la sala en el centro de un retablo neoclásico se encuentra la figura de Cristo en la cruz y a ambos lados sendas esculturas de la Virgen María y San Juan, figuras todas ellas realizadas en mármol de Génova realizadas por el escultor Carlos Salas Viraseca, menos el madero de la cruz que está realizado en jaspe. Sobre el frontón del retablo podemos ver un gran escudo de Aragón (la encina de Sobrarbe surmontada por la cruz de San Jorge, la cruz de Iñigo Arista y las cuatro cabezas moras), todo ello rematado por la Corona Real. En uno de los lados, veintisiete nichos cubiertos con placas de bronce dorado que albergan los restos de los reyes e infantes aragoneses. En el muro de enfrente cuatro grandes paneles de estuco en relieve realizados hacia 1781 por el escultor Pascual Ipás. Los paneles representan escenas importantes de la historia de Aragón: Batalla del rey García Jiménez en Aínsa, la aparición de la Cruz a Iñigo Arista, el sitio de la ciudad de Huesca y su conquista por parte del rey Pedro I, y la cuarta y última la jura de los reyes de Aragón ante los prohombres del reino.
La decoración de la sala se completa con jaspes azulados traídos de Canfranc y un medallón de bronce dorado con el retrato del rey Carlos III realizado por el platero oscense José Estrada. La sala se cubre con una bóveda de medio cañón reforzada por arcos fajones.
Claustro: El claustro tiene por techumbre la misma roca de la peña en donde se encuentra. Levantado hacia mediados del siglo XII es de planta rectangular algo irregular (15 x 10 m.). En origen un muro hoy desaparecido cerraba el claustro por el norte lo que lo aislaba del exterior y lo dejaba oculto a la vista.
Sobre un podio se alzan los arcos de medio punto decorados por un guardapolvo con ajedrezado jaqués. Los arcos se apoyan en columnas simples, dobles o cuádruples con ritmo alternante, mientras que en las cuatro esquinas descansan en machones de corte recto. Constan de basa y varias molduras con adornos de bolas. En la actualidad se conservan íntegros dos alas del claustro y un poco menos de la mitad de una tercera, habiendo desaparecido en su totalidad una cuarta ala. Las alas mayores situadas al norte y al sur disponían de diez arcadas mientras que los lados menores situados al este y oeste sólo seis.
Los arcos apoyan en ábacos decorados con hojarasca, grecas, follaje, trenzados etc, la decoración de estos ábacos se han perdido en parte y otros han sido restaurados en forma neutra lisa. Lo más extraordinario de este claustro son sus capiteles historiados, labrados por dos maestros o talleres distintos en etapas diferentes, el más extraordinario es el denominado Maestro de San Juan de la Peña o Maestro de Agüero que labró dos de las alas del claustro. Según autores, el momento de la labra se sitúa entre 1145 y 1175. Los capiteles representan diversos ciclos temáticos: Génesis, Vida de Juan el Bautista, la infancia de Jesús y la vida pública de Jesús. Los bajorrelieves están casi todos dominados por un horror vacui muy acentuado que provoca contorsiones en algunas figuras que superan el propio marco sacando un brazo como en la escena de Jesús y los Apóstoles. Los gestos son exagerados, casi teatrales, acentuando los ojos y la boca, y confiriendo narratividad a las escenas. En cuanto a las formas, estas se someten a esquemas geométricos que dominan desde la configuración del rostro o los pliegues de los paños, hasta los movimientos de caballos o de la misma agua que se vierte de un jarro a otro. Cada capitel desarrolla varias escenas, distribuidas por las distintas facetas del mismo.
En el claustro falta un ala completa del mismo, esta desapareció en el incendio de 1675 y algunos de sus capiteles con decoración vegetal e historiada se encuentran distribuidos de forma aleatoria por el monasterio o en el pequeño museo.
El muro que hace de medianera con la iglesia se encuentra cubierta con lápidas epigráficas correspondiente a necrológios de los siglos XIII y XIV de monjes del monasterio. La única excepción es la del obispo Sancho de Huesca que es del siglo XI, pues falleció el 10 de diciembre de 1021 (de la era hispana).
En el claustro podemos encontrar dos capillas de construcción más moderna. La Capilla de San Victorián del siglo XV y la Capilla de San Voto del siglo XVII. Junto a la roca mana una fuente de agua, hoy protegida por una pequeña construcción.
Aún podemos ver en el muro que separa la iglesia con el claustro, una portada en arco de medio punto en la actualidad cegada y que ponía en comunicación el claustro con la iglesia.
Capilla de San Victorián: Sobre este lugar se alzaba la antigua Sala Capitular. De estilo gótico florido, está considerada como panteón abacial.