Fou fundat per l’abat Bonit pels volts del 812, sobre les ruïnes d’una església anterior. Mort el fundador el 822, Mercoral en fou elegit abat, i el mateix any el comte Rampó de Girona i de Barcelona obtingué un precepte de Lluís el Piadós que posava el monestir sota la seva protecció i li concedia la immunitat. Entre els anys 840 i 870, sota el govern dels abats Elies, Pere i Ansemon, el monestir continuà prosperant; entre altres possessions adquirí les esglésies de Sant Pere de Rodes (independitzat entre els anys 944 i 948), fet que motivà un llarg procés amb Sant Policarp de Rasès i Sant Julià del Mont. Durant una invasió d’hongaresos o de normands, vers el 945, fou incendiat el monestir; l’església fou refeta i consagrada el 957. El monestir continuà pròsper gràcies a l’ajuda dels comtes de Cerdanya-Besalú, Sunifred (966) i Miró (979). L’any 977 alguns monjos de Banyoles endegaren la vida monàstica de Sant Pere de Besalú. Les possessions del monestir, important ja al començament del s XI, continuaren augmentant amb l’adquisició de noves terres i dels priorats de Santa Maria de Finestres, de Sant Marçal del Montseny i de Calabuig. Durant el s XI començà un relaxament, que el 1078 el comte Bernat II de Besalú intentà de redreçar, amb la unió a Sant Víctor de Marsella. El 1086 el monestir fou reconstruït i fou consagrada una nova església abacial. Banyoles recobrà la independència avançat el segle XII, i continuà florent durant els segles medievals. Hi hagué una escola monacal des del s XI; el 1446 hi fou fundat un estudi general benedictí. Els terratrèmols dels anys 1427 i 1428 derruïren l’església i una part del campanar. La reconstrucció fou iniciada tot seguit (1431), però el 1655 tropes franceses acabaren de destruir l’obra romànica de l’església, del claustre i de l’abadia. L’església actual (llevat de la porta gòtica, del 1530) és una obra neoclàssica (1702-40). El 1980 hom descobrí fragments de murs de dos absis que podrien correspondre a les esglésies preromànica i romànica, però les excavacions foren soterrades precipitadament.
Guarda l’antic retaule gòtic de l’altar major, de la Mare de Déu de l’Escala, obra del segle XV (Joan Antigó), al centre del qual hi ha una imatge d’alabastre de la Mare de Déu; aquest important retaule ha estat col·locat novament al seu lloc després de la destrucció, el 1936, del retaule barroc fet el 1754. Es conservava també l’arqueta de sant Martirià en forma de temple gòtic, amb les relíquies d’aquest sant venerat des de temps antic al monestir, obra probablement de l’argenter Francesc Artau. L’arqueta fou robada l’any 1980 i tornà, restaurada, l’any 2010, si bé hi ha set figures de plata que no es pogueren recuperar. A la capella de Sant Martirià hi ha vuit teles de Marià Vayreda procedents del retaule dedicat a aquell sant, destruït igualment el 1936. El claustre, que fou construït entre els anys 1778 i 1783, és una obra italianitzant; hi ha col·locats, entre d’altres elements escultòrics procedents de les antigues construccions, sepultures d’abats i de nobles. La comunitat subsistí fins a l’exclaustració del 1835. L’edifici restà abandonat fins el 1863, que es transformà en casa missió del bisbat de Girona.