Le site de Château-l'Abbaye, situé au confluent de la Scarpe et de l'Escaut, est délimité à l'époque gauloise par les territoires des Atrébates, des Nerviens et des Ménapiens. Il est habité par les romains, comme le montre la découverte des découvertes anciennes et une fouille d’ampleur réduite dans les années 1970, mentionnant des bâtiments avec système de chauffage, fresques, marbres de placage, ainsi qu’un gros trésor monétaire (exhumation de vases contenant des médailles en argent datant en partie des années 222 à 268) exhumé au début du 19e siècle. A une première abbaye bénédictine disparue vers 800, lors des invasions normandes, succède en 1155 un établissement de moines Prémontrés, richement doté par les seigneurs de Mortagne. D'abord appelée "Château-Dieu", cette abbaye est dédiée à saint Martin à partir de 1157. Dès le 14e siècle, elle est appelée "Château-l'Abbaye-lez-Mortagne". Appartenant aux seigneurs de Mortagne, l'établissement devient espagnol entre 1526 et 1668, puis à nouveau entre 1709 et 1713. Il est détruit à la Révolution. Le moulin Rodolphe, qui dépendait de l'abbaye, disparaît pendant la Première Guerre Mondiale. De la fin du 18e siècle à nos jours, la population de la commune a fluctué entre 718 et 852 habitants, et a connu un pic de population dans les années 1840, avec plus de 1000 habitants. C'est en 1946 que la commune connaît sa population la plus basse, avec 510 habitants au sortir de la Seconde guerre mondiale. L'église saint Nicaise, construite entre 1822 et 1825 sous la direction de l'architecte Voisin, se caractérise par son imposant clocher-tour.