Construida a partir de 1592, es una obra gótico-renacentista de Alonso del Barrio de Ajo. Se trata de una obra monumental en la que trabajaron canteros de gran talla como Lope García de Arredondo y Vélez de la Huerta hasta su conclusión en 1640. La portada, el pórtico y la torre son posteriores, datando ya del siglo XVIII.

Está cubierta con bóvedas de nervadura gótica y se apoya sobre potentes pilares cilíndricos. Consta de tres naves que forman una planta de salón y cuatro capillas adosadas al conjunto, conservando el bulto funerario de don Pedro Llavad Camino.

Destaca el retablo mayor, del año 1626, realizado en estilo romanista y ensamblado por los maestros Rodrigo de los Corrales Isla y con esculturas de Huan Pobes Sierra y Juan de los Corrales. El resto de los retablos que podemos admirar en la parroquial están fechados entre los siglos XVII y XIX.

También en Ajo se encuentra el convento de dominicos de San Ildefonso, en el llamado barrio de Camino o del Convento. Para llegar hay que tomar la carretera con dirección al faro y abandonarla en un desvío hacia la derecha justo a la salida del núcleo principal de Ajo.

De el convento de San Ildelfonso queda la iglesia, del siglo XVI con retablo de piedra y el mausoleo con el bulto orante de don Alonso Camino, obra del arquitecto Pedro Gómez. La fachada está hecha en mampostería y sillería. Presenta tres arcos de medio punto por los que se accede a zaguán, ventanas en el primer piso y escudo de los Camino, fundadores en 1587 del convento.

A excepción de esta fachada, el resto del edificio no se encuentra en muy buen estado, aunque merece la pena visitarlo ya sea sólo por ver el hermoso paraje en que se encuentra situado. Saliendo del barrio del Convento, podemos disfrutar de una hermosa panorámica de Ajo y su iglesia parroquial de San Martín, la iglesia de Santa María de Bareyo y hermosas vistas a la ría de Ajo.

En la pequeña localidad de Güemes, situada al sur del municipio y en un verde paisaje de bosques y valles que contrasta con el ambiente costero de Ajo, encontramos otra magnífica iglesia de época renacentista, compuesta por una sola nave y cubierta por bóvedas de crucería góticas y capilla lateral adosada al lado del Evangelio. El 17 de Abril de 1677, el maestro escultor Andrés de Monasterio conseguía en subasta pública la adjudicación de su construcción, tanto en los aspectos arquitectónicos como escultóricos.

En su interior hay que destacar el retablo mayor barroco, del año 1677, atribuido al escultor Andrés de Monasterio Bárcena y la columna salomónica proviniente del famosísimo Taller de las Siete Villas. El retablo tiene la planta ligeramente ochavada y en el banco se disponen de cuatro carteles cactiformes apeando columnas salomónicas de cinco espiras, de las primeras empleadas en Cantabria. En su cuerpo, destaca la calle principal por su mayor anchura y por la profundidad de sus hornacinas. Desgraciadamente no se conserva la imaginería original. Se conserva también otro retablo barroco dedicado a Nuestra Señora del Carmen.