Comme l´abbaye Saint-Barthelemy, elle semble avoir été fondée hors les murs, sur le site d´un ancien cimetière, dans lequel une église funéraire destinée à abriter le corps de saint Eloi (mort le 1er décembre 659), avait été élevée à l´initiative de la reine Batilde. Cette église a sans doute donné son nom au quartier d´Orroire (« Oroir » = Oratoire). C´est sur ce site prestigieux que sera fondée l´abbaye Saint-Eloi, en 842. Le diplôme de Charles le Chauve, corroboré par la bulle de Jean XV en 988, confirme la dédicace du monastère à saint Eloi.
Une nouvelle église est commencée sous l´abbatiat de Raoul Il (1197-1232 env.) et achevée sous celui de Robert (1232-1244 env.). Le choeur fut consacré lors de la fête de la Nativité de la Vierge de 1240. Cette église est connue par une description de Le Vasseur et surtout par un plan inédit, conservé aux Archives nationales, daté de 1659, partiellement confirmé par les fouilles effectuées en 1935 par Granthomme. Le choeur de cette ancienne église abbatiale présente une parenté avec celui de l´église de l´abbaye cistercienne d´Ourscamp, reconstruit sous l´abbé Guillaume l (1233-1257).
Cette église est partiellement détruite, en 1591, lors de la prise de la ville par Henri IV. En 1630, les religieux réfugiés dans la ville sont autorisés à reprendre possession de leur couvent mais ils devront le faire démolir, en 1649. Une nouvelle abbaye (étudiée) sera construite dans la ville close.
Photographe de l'Inventaire général du patrimoine culturel.