Pour ce, il fit appel aux bénédictins de la Congrégation de Saint-Maur, qui vinrent s’installer à Tiron en 1629 et y installèrent leur premier collège, probablement en 1630. Les bâtiments furent d'abord très modestes et un projet grandiose, établi par Dom Pinet en 1651, n'aboutit pas. Plus tard, probablement lors de la transformation du collège en école royale militaire, en 1776, les transepts furent occultés et affectés au chapitre (transept nord) et en cuisine, réfectoire et logements pour des élèves (transept sud). Le Père Prieur, qui était en même temps directeur de l’école, s’installa dans les bureaux de l’officialité (presbytère actuel), au bas de l’église.
Après la retraite du duc de Bourbon, qui démissionna à 69 ans pour se marier, Jean-Casimir Vasa, roi de Pologne (1670-1672), et Philippe de Lorraine d’Harcourt (1672-1702) ne s’occupèrent guère de l’abbaye ni du collège.
L’abbé Castel de Saint-Pierre (1703-1743) fit installer des boiseries et des stalles pour l’avant-chœur où se tenaient les élèves (chœur actuel), grâce à un don de la Duchesse d’Orléans, née princesse Palatine, dont il était l’aumônier. Elles furent sculptées par Mauté, de Paris, et posées en 1740 par Damour et Pradnel, de Paris, et Dufresne, d’Argentan.