Besondere Berühmtheit erlangte das Kloster, das inzwischen weiter mit Schenkungen und Privilegien ausgestattet worden war, durch den Besitz der so genannten Stubener Staurothek. Ritter Heinrich von Ulmen hatte die Reliquienlade, die er nach der Ausplünderung des christlichen Konstantinopels durch die Kreuzritter 1204 als Beutestück mitgebracht hatte, dem Kloster 1208 vermacht. Im Inneren der Lade erscheint die Reliquie, das aus schmalen Holzfragmenten vom Kreuze Christi zusammengesetzte Doppelkreuz (griechisches Patriarchenkreuz), das in Gold gefasst, mit Perlen und Edelsteinen geschmückt und von Engeln in Email umgeben ist. Ebenso kostbar ausgeführt ist der Schiebedeckel der Lade mit den zwölf Aposteln, gruppiert um den thronenden Christus. 1275 erhielt das Reliquiar im Kloster eine eigene Kapelle. Über Jahrhunderte war für viele Gläubige, so auch für Kaiser Maximilian I. auf dem Weg nach Trier zum großen Reichstag 1512, die verehrte Reliquie Wallfahrtsziel, bis sie nach der Säkularisierung des Klosters Stuben in die Schatzkammer des Domes zu Limburg gelangte. Dort steht sie heute als herausragendes Meisterwerk byzantinischer Goldschmiedekunst des 10. Jahrhunderts im Mittelpunkt des Domschatzes.

Gegen Ende des Mittelalters erfuhr das Kloster Stuben einen wirtschaftlichen Niedergang. Dennoch konnte man anstelle der baufällig gewordenen romanischen Kirche zwischen 1685 und 1687 einen neuen Kirchenbau errichten. Missstände und gescheiterte Reformversuche führten jedoch zu einer Verkleinerung und 1788 zu einer Umwandlung des Klosters in ein freies adliges Damenstift. 1794 mussten die Stiftsdamen vor den französischen Revolutionstruppen fliehen. Die Güter des Klosters wurden eingezogen und die noch brauchbaren Baureste schließlich 1820 auf Abbruch verkauft. Heute stehen noch die Außenmauern der barockzeitlichen Klosterkirche, mit Ausnahme der Westfront. Es handelt sich um einen einschiffigen, durch nachgotische Detailformen gekennzeichneten Bau mit einer lichten Breite von 10,40 m und einer Länge mit Chor von 45 m.

Während einer notwendigen Sanierung der Kirchenruine fanden in den Jahren 2001 und 2004 umfangreiche archäologische Ausgrabungen im Bereich der Ruine statt. Neben den Fundamenten der romanischen Klosterkirche und der mittelalterlichen Burg des Egelolf wurden auch mehrere Mauerzüge aus römischer Zeit und frühmittelalterliche Siedlungsspuren freigelegt. Die archäologischen Befunde bestätigen und ergänzen erheblich die schriftlichen Überlieferungen zur Baugeschichte des Platzes.

Bei den verschiedenen Neu- und Umbauten wurde nicht nur das Abbruchmaterial wieder verwendet, wie man an verbauten Kapitellen und Profilsteinen erkennen kann, sondern immer wieder wurden auch bestehende ältere Bauteile in die neueren Überbauungen mit einbezogen. So steht die Südmauer der barocken Kirchenruine (weiß) auf den Fundamenten der romanischen Vorgängerkirche. Offensichtlich war die romanische Kirche im Ganzen etwas kleiner und schmaler. Das lassen die Reste ihrer Fundamentmauern (blau) im Westen der Ruine vor der nördlichen Längsmauer und der als Apsis gedeutete Mauerzug im Chorbereich erkennen. Den westlichen Abschluss der romanischen Kirche bildete die dreischiffige Säulenhalle, deren Innenraum etwa 1 m unter dem heutigen Bodenniveau lag. Sie diente als Krypta und Untergeschoss für die Nonnenempore. An die Nordseite der romanischen Kirche lehnte sich vermutlich ein kurzes Seitenschiff an. Außerhalb der Kirchenruine auf der Südseite wurden Reste der unterkellerten Klausurgebäude und westlich davon der zur romanischen Kirche gehörige Kreuzgang, möglicherweise mit einem Brunnenhaus an der Ostseite des Innenhofes, angeschnitten. Vor dem Osteingang des Kreuzganges zwischen den Klausurgebäuden und der Kreuzkapelle wurden die Überreste einer mehrfach ausgebesserten Straße aufgedeckt die ehemals am rechten Moselufer moselabwärts nach Senheim führte. Das aus romanischer Zeit stammende Straßenpflaster bestand aus einer Steinstickung mit hochkant gestellten Schiefersteinen. Bei den Ausgrabungen konnte auch die 1275 für die Staurothek erbaute Kreuzkapelle freigelegt werden (braun), die an die Südseite des Kirchenschiffes angrenzte und auch später noch zusammen mit dem barockzeitlichen Kirchenbau bestand. Sie war vom Kircheninnern her zugänglich, und die Pilger hatten direkten Zugang durch das so genannte Laienportal an der Nordseite der barocken Kirche gegenüber der Kapelle.

Aus vorklösterlicher Zeit wurden von der mittelalterlichen Burg des Egelolf (grün) die Grundmauern eines Turmes an der Westseite der Kirche und die Apsis der Burgkapelle mit einem Altarfundament neben der Kreuzkapelle in der Kirche gefunden. Auch die dazwischen liegende dreischiffige Halle war wahrscheinlich schon Bestandteil der mittelalterlichen Burg. Die Mauern der Halle waren auf ältere Fundamente aus römischer Zeit (rot) gesetzt. Besonders in den Raumecken und im Bereich der Säulenstellungen hatten sich noch Spuren des römischen Ziegelsplittestrichs erhalten. Ebenfalls mit einem römischen Estrichboden ausgestattet war ein Kellerraum unmittelbar vor der Südseite der Kirche, aus dessen Verfüllung mit Bauschutt Teile eines römischen Grabdenkmals, aber auch Siedlungskeramik aus merowingischer Zeit stammen. Weiteres, zum Teil massives römisches Mauerwerk mit Mauerstärken von bis zu 2 m unter der Kreuzkapelle sowie nördlich und südlich davon und dazu mehrere Kleinfunde aus dem 4. Jh. n. Chr. deuten hier auf ein erstaunlich wehrhaftes Bauwerk hin, das in spät- römischer Zeit auf der Landzunge der engen Bremmer Moselschleife errichtet worden war.

Weitere gezielte archäologische Untersuchungen sind in Stuben erforderlich, um die verschiedenen neu aufgedeckten Baustrukturen der Klosteranlage detaillierter deuten zu können, zumal die archäologischen Befunde schwer zu interpretieren sind, da sie durch die Eingriffe in den Boden bei den mittelalterlichen und neuzeitlichen Überbauungen und durch zahlreiche Gräber aus klösterlicher Zeit stark gestört wurden. Die freigelegten Befunde sollen, soweit möglich, konserviert und zugänglich gemacht werden, um die lange und wechselhafte Geschichte des bedeutenden Klosters weiterhin vor Ort zu vermitteln.