En 1129, l'église Sainte Marie de Marcevol est donnée à l'ordre de chanoines du Saint Sépulcre de Jérusalem par l'évêque d'Elne. Le prieuré fut la seule dépendance de cet ordre en Roussillon. Il fut alors reconstruit, comme l'atteste un testament en date de 1142 qui mentionne les travaux alors en cours sur l'édifice.
Le séisme de 1428, qui fit de nombreux dégâts en Catalogne, endommagea une grande partie des bâtiments monastiques, dont la reconstruction fut entreprise dans les années qui suivirent.
Au XVe siècle, alors qu'il était en pleine période de décadence comme nombre de fondations religieuses à travers la France, le prieuré est transféré à la communauté des prêtres de Vinça qui l'administreront jusqu'à la Révolution (l'ordre de chanoines du Saint Sépulcre de Jérusalem ayant été dissout en 1484).
Vendu comme bien national à la Révolution, il est converti en exploitation agricole. L'édifice, classé monument historique en 1840, a été restauré à partir des années 1970.