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Gli scavi effettuati nel 1905-15 hanno scoperto tracce di una chiesa del V secolo, il che conferma questa datazione precoce. Nel VI secolo, c'è una registrazione di un abate Florianus che era abbas ex monasterio de Romeno, che è probabilmente un riferimento a Romainmôtier.
Il primo monastero cadde in rovina e fu ricostruito dal duca Chramnelenus. Questo monastero ricostruito fu posto sotto il dominio monastico di San Colombano nel 642. La chiesa del V secolo fu ampliata e nel VII secolo fu costruita una seconda chiesa con un coro rettangolare. La seconda chiesa fu costruita sul lato sud della prima. Papa Stefano II visitò il monastero nel 753 mentre viaggiava per un incontro con Pipino il Breve e secondo la tradizione consacrò le chiese dei Santi Pietro e Paolo.
Nel IX secolo Romainmôtier vide un altro periodo di declino. Abati laici presero possesso del monastero. Nell'888, il re guelfo Rodolfo I di Borgogna donò il priorato e le sue terre a sua sorella Adelheid, moglie del duca di Borgogna, Riccardo II. Il 14 giugno 928/929, Adelaide cedette il monastero e le sue terre all'abbazia di Cluny. Sotto l'abbazia di Cluny, il priorato di Romainmôtier visse la sua terza età dell'oro.
L'abate Odilo di Cluny, che risiedette più di una volta a Romainmôtier, fece costruire la chiesa attuale alla fine del X secolo. Questa chiesa fu modellata sulla seconda chiesa dell'abbazia di Cluny. All'inizio del XII secolo, la chiesa fu modificata con la costruzione di un nartece ornato e nel XIII secolo di una portineria. Le ultime modifiche furono apportate alla chiesa nel 1445.
Dopo una crisi finanziaria nel XIV secolo, il monastero si riprese e raggiunse l'apice della sua potenza alla fine del XIV e all'inizio del XV secolo. A metà del XV secolo passò nelle mani secolari della dinastia dei Savoia e dei loro associati. Il reddito dell'abbazia divenne una fonte di reddito personale e le regole monastiche furono sempre meno rispettate. Quando arrivò la Riforma protestante (1536), il monastero era già in declino. Nel XIV secolo una ventina di monaci vivevano ancora nel priorato. Nel XVI secolo erano una decina.
Nonostante le proteste di Friburgo, Berna secolarizzò il priorato il 27 gennaio 1537. La chiesa del priorato, che ora era usata per il servizio riformato, fu danneggiata e ricostruita. La casa del priore fu convertita in un castello per il Vogt bernese e gli edifici rimanenti furono affittati o venduti. Solo alcune delle proprietà più lontane evitarono di essere prese da Berna. Alcuni monaci si stabilirono a Vaux-et-Chantegrue e crearono un semplice priorato di campagna, che fu abolito durante la rivoluzione francese. Gli edifici del priorato furono restaurati nel 1899-1915 e di nuovo nel 1992-2000.
