Il monastero fu fondato nel IX secolo e fu saccheggiato più volte dai Saraceni. Goffredo d’Altavilla vi favorì l’insediamento dei Benedettini – che assoggettò direttamente al pontefice, e non al vescovo di Conversano – e donò al monastero il feudo di Castellana. Nel 1196, i monaci lasciarono il complesso. Disabitato per lungo tempo, nel 1266 fu affidato a Dameta Paleologo, figlia dell'imperatore bizantino Michele, che chiese e ottenne da papa Gregorio X l'assegnazione del complesso per la fondazione di un monastero femminile. Il papa concesse alle badesse il privilegio di indossare mitria e pastorale, tipici dei vescovi, e di esercitare un'autorità illimitata sul clero locale, che cessò soltanto nel XIX secolo con la soppressione francese. Alle potenti monache si deve l'appellativo del monastero quale Monstrum Apuliae (il mostro della Puglia). La configurazione architettonica attuale si deve principalmente agli interventi condotti tra il 1085 e il 1136. L'interno a cupole in asse rievoca le chiese, anch’esse benedettine, di Ognissanti a Valenzano e di San Benedetto a Brindisi. All'XI secolo risale il piccolo chiostro, molto particolari gli animali che popolano i capitelli, tipici del bestiario fantastico medievale: trattasi di animali, reali e immaginari, che costituiscono il capitello stesso e che evocano riferimenti biblici. Sul prospetto principale, rimaneggiato in età moderna, sono ben visibili le decorazioni di epoca medievale: fasce di mosaico in stile bizantino che corrono sulla sommità e una lastra in pietra raffigurante un grifone. Sul finire del XVI secolo furono demolite le absidi medievali per impostare il nuovo coro quadrangolare. Le cupole, originariamente affrescate, furono coperte da stucchi di gusto barocco. Nel Seicento fu commissionata all'artista di corte Paolo Finoglio la grande pala che troneggia sull'altare maggiore. I pittori bitontini Carlo Rosa, Nicola Gliri e Francesco Antonio Altobello completarono la decorazione barocca sul finire del XVII secolo. La cantoria e l'altare maggiore in marmi policromi risalgono al Settecento. Oggi l'ex monastero è la sede del Museo Civico Archeologico dove sono esposti i reperti rinvenuti nel territorio, dalla preistoria al primo medioevo.