La fondation de l'abbaye (ou plutôt prieuré, celui-ci ne devenant abbaye qu'au XII siècle) était à l'origine attribuée au moine irlandais saint Colomban, qui a traversé les Alpes vers 610 pour se rendre à Rome. Cependant cette hypothèse est plutôt invraisemblable ; même s'il a fait halte à Saint-Maurice-d'Agaune, lieu de pèlerinage réputé, il y a peu de chances qu'il ait établi un établissement religieux à Abondance, le site étant assez éloigné de Saint-Maurice.
Plus vraisemblablement, celle-ci fut fondée vers 1108 par l'abbaye Saint-Maurice-d'Agaune (ou 1043 selon certaines sources). À l'origine elle était établie dans les environs de La Chapelle-d'Abondance : en fait elle occupa deux endroits, puisque des éboulements obligèrent les religieux à changer d'emplacement.
Enfin, au XII siècle, le prieuré se fixe à Abondance et devient abbaye vers 1138-1144. La présence d'un cloître roman sous le cloître gothique a d'ailleurs été attestée lors de travaux de restauration au cours du XX siècle. C'est d'ailleurs vers 1140 que la communauté s'affilie à la congrégation des chanoines augustins. Quittant en 1158 la tutelle de la maison-mère, elle va alors prospérer jusqu'au XV siècle.
Sa puissance est d'ailleurs est attestée par son nombre important de possessions au début du XV siècle : les abbayes de Sixt, Entremont, Grandval et Goailles et vingt-deux prieurés, dont Peillonex, Nion et Vion.
Cependant l'abbaye passe sous le régime de la commende en 1433, marquant alors le début de sa décadence. La nef et le clocher de l'abbatiale sont endommagés par un incendie vers 1446, mais le cloître est épargné. Les travaux de restauration ne s'achèveront que vers 1481. D'après de récentes études, c'est vers 1430 que les peintures murales ornant le cloître ont pu être réalisées.
La situation de l'abbaye continue de se dégrader jusqu'en 1606. Lors de la visite de François de Sales, évêque de Genève qui a ramené le Chablais au catholicisme, les chanoines augustin ne suivent plus aucune règle. C'est pour cela qu'il décide de demander au pape des les faire remplacer par des cisterciens feuillants.
Le but de François de Sales et de redonner à l'abbaye d'Abondance son prestige d'antant, grâce au spirituel et au religieux.
Cependant le renouveau ne sera que de courte durée. Rapidement, le déclin reprend le pas. Dès la fin du XVIIème siècle, les feuillants sont en conflit avec les habitants de la vallée et avec les authorités religieuses, principalement l'évêque de Genève. Enfin, au XVIIIème siècle, ils sont la cause de très nombreux scandales: on ne compte plus leurs petites amies ni leurs enfants, certains témoignagent rapportent même qu'ils se battent entre eux, portent des pistolets et fréquentent les cabarets. Suite à ces très nombreux excès et une situation religieuse particulièrement désastreuse, l'évêque de Genève demande à Charles-Emmanuel III de Sardaigne de demander au pape la suppression de l'abbaye: elle est définitivement fermée en 1761 par un bref de Clément XIII.
En 1795, les bâtiments sont vendus comme biens nationaux. Ils tombent à l'abandon, et le cloître sert de dépotoir aux habitants de la ville.
La famille Sallavuard rachète les bâtiments en 1836.
En 1862, les peintures sont redécouvertes et l'abbaye classée monument historique treize ans plus tard, en 1875. Les peintures seront restaurées à plusieurs reprises, la dernière campagne en date étant dans les années 1977-1990.
Actuellement, les bâtiments sont occupés par les services municipaux d'Abondance.
