Se encuentra a unos cinco kilómetros al suroeste de Astudillo, antigua iglesia parroquial de Espinosilla de Valdeolmos.Esta pequeña aldea formó parte del alfoz de Astudillo y se despobló en siglo XV, convirtiéndose su iglesia de Santa María en ermita de Astudillo en el año 1462.
El santuario es un sencillo edificio de una nave que, aunque reformado en el siglo XVII , aún conserva parte de su antigua cabecera de estilo cisterciense construida a principios del XIII , del tipo hispano-languedociano. En su interior se pueden ver los capiteles de las columnas sobre las que descansan los doblamientos del arco triunfal. Son capiteles sencillos, de perfil troncocónico y decorados con pomas y vegetales esquemáticos. A los pies de la ermita se conserva la espadaña, actualmente de un solo cuerpo, con vanos apuntados. Valdeolmos fue una pequeña localidad perteneciente a Astudillo, que a mediados del siglo XV todavia contaba con algun vecino.
En los entornos de esta ermita se celebra todos los años una concurrida romeria durante las fiestas de Exaltación de la Cruz de Astudillo, con lo que es mal dia para buscarle. El caché contiene una chapa.