En el valle del río Cerratón a los pies[2]​ del puerto de la Brújula en la carretera BU-702 junto a las localidades burebanas de Monasterio y Santa Olalla y separado por barrera formada las infraestructuras de comunicaciones del corredor: AP-1, N-I y ferrocarril Madrid-Francia que para evitar el puerto sigue el curso de este valle.

Santa María es la capital del municipio, que cuenta además con la localidad de Piedrahíta de Juarros, antiguo municipio fusionado.

Tenía jurisdicción de realengo con alcalde ordinario.

A la caída del Antiguo Régimen queda constituida como ayuntamiento constitucional del mismo nombre en el partido de Briviesca, región de Castilla la Vieja, contaba entonces con 86 habitantes.

Así se describe a Santa María del Invierno en el tomo IX del Diccionario geográfico-estadístico-histórico de España y sus posesiones de Ultramar, obra impulsada por Pascual Madoz a mediados del siglo XIX: Cuenta con una población de 67 habitantes (INE 2024).