Ocupando la bóveda de horno de la cubierta absidal, la bóveda de cañón del tramo presbiterial y el tambor del hemiciclo, se conservan restos de decoración pictórica muy fragmentarios. Al parecer son de época gótica y se las ha relacionado con las pinturas murales de la ermita de Nuestra Señora del Torrentero de Villalaín (localidad a tres quilómetros de Villarcayo, Burgos), y los frescos de una de las capillas laterales del claustro de San Martín de Elines (Cantabria).

Estrellas de ocho puntas aparecen dibujadas sobre el encalado de los muros. En el tramo presbiterial solo se conservan las estrellas mientras que en la bóveda de cascarón y en el tambor absidal aparecen tres escenas aparentemente inconexas. No disponemos de un estudio pormenorizado de las mismas con lo que dejamos a vuestro criterio adivinar qué puedan ser o representar.