Fondata nel 726 per volere del patrizio merovingio Abbone, governatore di Susa e della Maurienne, l’abbazia è una delle più antiche dell’arco alpino occidentale. L’apice della fortuna si ebbe tra VIII e IX secolo, quando accrebbe il proprio prestigio e venne considerata uno dei fari della diffusione della cultura carolingia. All’inizio del X secolo venne abbandonata dai monaci, i quali dovettero fuggire a causa delle scorrerie di bande saracene e rifugiarsi a Breme, in Lomellina. Alcuni tornarono nel corso dell’XI secolo, promuovendone la ricostruzione. L’abbazia risorse come priorato soggetto all’abbazia bremetense. Nel 1646 i benedettini furono sostituiti dai Cisterciensi, i quali rimasero nell’abbazia fino al 1798, anno in cui il monastero fu soppresso e aggregato all'Ospizio del Moncenisio.
Ricostituita come monastero benedettino cassinese nel 1818, l'abbazia fu nuovamente soppressa nel 1856 a seguito delle leggi di soppressione degli enti religiosi voluta dal governo sabaudo. Dopo la chiusura, il complesso fu riconvertito dapprima in istituto per cure idroterapiche, poi in sede estiva del Regio Convitto Umberto I. Solo nel 1972 l’edificio fu acquistato dalla Provincia di Torino ed affidato nuovamente ai monaci benedettini che tuttora vi risiedono. Le testimonianze artistiche ed architettoniche più antiche sono costituite dalle quattro cappelle site all’interno della cinta abbaziale (fra cui la Cappella di Sant'Eldrado, con affreschi di grande valore artistico datati al 1096-97, recanti scene della vita dei SS. Eldrado e Nicola e il Pantocratore), databili tra l’VIII e l’XI secolo. La chiesa abbaziale attuale è frutto di una riedificazione progettata tra il 1706 e il 1726 dall’architetto regio Antonio Bertola: venne costruita su un edificio precedente del XII-XIII secolo, del quale rimangono la torre campanaria romanica (non la cuspide, probabilmente coeva al rifacimento della chiesa) e tracce di apparato decorativo antico. Gli ultimi restauri e la decorazione interna delle pareti risalgono al 2005-2006.
Nella Chiesa abbaziale si possono ammirare in particolare l’affresco raffigurante il martirio di Santo Stefano databile all’XI secolo e il ciclo conservato nella cappella Provana raffigurante i Profeti, attribuito ad Anthoyne de Lhonye, che li realizzò nell’ultimo quarto del ‘400. Sono databili invece 1480-90 le raffigurazioni dei santi presenti nel presbiterio. Nel chiostro, sul lato occidentale, è conservata una lunetta affrescata con il Pantocratore, Sant’Eldrado e una benefattrice di nome Clara, datata al XII secolo. Ulteriori cicli di affresco si conservano nell’area dell’antico refettorio, dove è presente un velario, e nella manica nord del palazzo abbaziale. Qui il primo ciclo è definito camera degli stemmi, poiché presenta su una parete un fregio vegetale con scudi sabaudi alternati ad armi della famiglia Aschieri databile tra XIII e XIV secolo; il secondo, definito camera delle rose, presenta una decorazione coeva alla precedente che simula, su di un graticcio, un intrico di rose; il terzo, detto salone Carlo Magno, conserva nello sguancio di una finestra una decorazione a finti conci gialli e blu; il quarto e ultimo, definito la camera stellata, presenta un cielo stellato, contemplato dall’interno di un loggiato.
Dal 2009 l’antico refettorio dell’abbazia ospita il Museo Archeologico, all’interno del quale sono confluiti numerosi reperti databili tra l’epoca romana e il periodo rinascimentale, rinvenuti nel corso degli scavi condotti presso l’abbazia tra il 1979 e il 2004.