L’église fut construite entre 1186 et 1240. Elle fut plusieurs fois remaniée (jusqu'au XIXe, par Viollet-le-Duc) et agrandie notamment pour pouvoir accueillir la foule des pèlerins attirés par les reliques de saint-Laurent O'Toole, archevêque irlandais mort en 1181 à Eu.
Les bâtiments monastiques s’appuyaient contre l’église. mais ils furent détruits à la Révolution française. Elle acueilla la sépulture de Saint-Laurent puis celle des comtes d'Eu, ainsi que d'illustres personnes dans la crypte terminée en 1186.