Chorherrenstift der Diözese Lausanne, das auf einem Hügel am Rand des Broyetals in der Gemeinde Payerne liegt. Das von der burgundischen Königsfamilie 950/960 gegründete Stift profitierte insbesondere von den Vergabungen der Königin Bertha. Diese wurde von ihrer Tochter, der Kaiserin Adelheid, vor April 961 in Payerne beerdigt. Adelheid gliederte das Stift um 965 als der Maria geweihtes Priorat Cluny an, was als eigentliche Gründung von Payerne betrachtet wird. In der ersten Hälfte des 12. Jahrhunderts fälschten die Mönche von Payerne eine Reihe von Urkunden, die als «Testament der Königin Bertha» bekannt wurden und Bertha zur Stifterin von Payerne erklärten. Mit den gefälschten Dokumenten eigneten sie sich Rechte an, die ihnen nicht zustanden. Auf diese Urkunden geht auch die Legende von der Königin Bertha als Wohltäterin des Waadtlands zurück, die bei der Gründung des Kantons eine Wiederbelebung erfuhr.
Das Priorat wurde zuerst direkt von den zwei Äbten Maiolus und Odilo aus Cluny verwaltet, die mehrmals in Payerne residierten. Ab 1050 zog sich Cluny etwas aus der Verwaltung zurück, und die Prioren in Payerne führten das Kloster mit zunehmender Unabhängigkeit. Die Mönche versuchten, gestützt auf die gefälschten Urkunden, die freie Wahl ihres Priors zu erlangen. Obwohl das Vorhaben scheiterte, lockerten sich in der Folge die Beziehungen zum Mutterhaus. Als der Gegenpapst Felix V. das Kloster Anfang 1444 zur Abtei erhob, wurde der neue Status Payernes zwar auf lokaler Ebene anerkannt, nicht aber von den Ordensoberen oder der römischen Kurie. Die Beförderung brachte dem Kloster keine Vorteile: Ab 1445 standen ihm ausschliesslich Kommendataräbte vor, die sich durch einen Generalvikar in Payerne vertreten liessen. 1512 wurde das Kloster dem Dekanat der Sainte-Chapelle von Chambéry angegliedert.
Das Kloster stand unter dem Schutz der Könige von Burgund und des Kaisers, dem Abt von Cluny aber blieb die freie Wahl des Kastvogts vorbehalten. Das Amt des Kastvogts versahen zuerst die Grafen von Burgund, deren letzter Vertreter, Wilhelm IV. das Kind (in der französischen Geschichtsschreibung Wilhelm III.), 1127 in Payerne ermordet wurde. Danach hatten es die Zähringer inne, im 12. Jahrhundert die von Montagny, ab 1240 die Savoyer und 1282 der Kaiser. 1314 ging die Kastvogtei erneut an die Savoyer über, die das Amt bis zur Reformation durch den Vogt der Waadt und einen lokalen Statthalter ausübten. Ab dem Ende des 13. Jahrhunderts stand das Kloster mit der Stadt in Konflikt. Die Stadt erkannte zwar formell die Herrschaft des Priors auch nach dem Erhalt des Stadtrechts 1348 an, aber faktisch besass dieser keine Macht mehr.
Von seiner Gründung an hatte Payerne zahlreiche Güter und Rechte erhalten, verteilt auf 15 Kirchen, 44 Zehnten und etwa 100 Ortschaften, die zwischen dem Broyetal, dem Waadtländer und dem Freiburger Vully, der Stadt Freiburg, der Umgebung von Matran und den Ufern des Genfersees verstreut lagen. An einigen Orten besass Payerne nur wenig Land, an anderen die Gerichtsbarkeit oder das Recht auf Abgaben, die so bedeutend waren, dass dafür eine Zehntenscheune gebaut wurde. Das Priorat bewirtschaftete zudem selbst Höfe in Etrabloz (Payerne), Sassel und Chaney (Les Montets); ein Spital war in Ménières eingerichtet. Abhängige Priorate entstanden ab dem 12. Jahrhundert auf entfernten Besitzungen, so in Pont-la-Ville, Bassins, Kerzers und Brüttelen, in Prévessin-Moëns und Léaz im Pays de Gex sowie in Colmar (Saint-Pierre) und Wintzenheim (Saint-Gilles) im Elsass. Das 652 gegründete Kloster von Baulmes wurde vor 1174 Payerne angegliedert. Die Priorate von Kerzers und Pont-la-Ville lösten sich bald wieder auf, die übrigen blieben jedoch bis zur Reformation bestehen, auch wenn sie ab dem 14. Jahrhundert ihre Autonomie gänzlich verloren. Dank der zahlreichen Einkünfte zählte Payerne zu den wohlhabendsten Klöstern der Region. Trotzdem stand es im 14. Jahrhundert wegen schlechter Verwaltung vor dem Ruin; sogar eine Vereinigung mit Cluny wurde damals in Betracht gezogen.
Mit der Reformation und der schwächer werdenden savoyischen Herrschaft stieg in Payerne der Einfluss der Städte Bern und Freiburg. Bern unterhielt eine kleine Gemeinde reformierter Bürger, während Freiburg sich zur Hüterin des Klosters erklärte. Nach der Eroberung der Waadt gewannen die Berner die Oberhand. Ab 1536 verfügten sie über die Gebäude des Klosters sowie über einen Teil von dessen Rechten und Gütern. Freiburg nahm die Mönche auf, die beim katholischen Glauben verblieben waren.
Der Gottesdienst wurde eingestellt und die Abteikirche einer profanen Nutzung zugeführt, was letztlich ihren Fortbestand sicherte. Sie diente im 17. und 18. Jahrhundert als Lagerhalle, im 19. Jahrhundert als Kaserne, Turnhalle, Gefängnis und Archiv. Das Gebäude wurde Ende des 19. Jahrhunderts wegen seines aussergewöhnlichen kulturellen Werts unter Schutz gestellt. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde mit den Restaurationsarbeiten begonnen und 1926 eine Vereinigung gegründet, welche die Bauarbeiten leitete. Die archäologischen Grabungen führten zu neuen Erkenntnissen über die erste Kirche aus dem 10. Jahrhundert, die ab 960 nach dem Modell der Kirche von Cluny vergrössert und um eine Vorhalle verlängert worden war. In einer weiteren, um die Mitte des 11. Jahrhunderts einsetzenden Bauphase nahm die Kirche nach mehreren Planänderungen ihr heutiges Aussehen an (u.a. 1070-1080 neues Schiff). Später erhielt sie den mit vier Türmchen und dem Kranz von Wimpergen am Turmhelm versehenen gotischen Glockenturm, der ihre äussere Erscheinung prägt. Den Innenraum der Kirche zieren Malereien, die in der Vorhalle (um 1200) und im Chor (Graillykapelle, um 1454) besonders gut erhalten sind. Mehrere Säulen sind mit romanischen Kapitellen geschmückt. Die imposanten Pfeiler und die hohen Arkaden, die von den unteren Seitenfenstern erhellt werden, verleihen dem Innenraum Grösse und Klarheit. Die Konventsbauten wurden im 16. Jahrhundert zum Sitz des Berner Landvogts umgewandelt und im grossen Stil renoviert, ebenso im 19. Jahrhundert, als sie von Schule und Verwaltung genutzt wurden. Einige romanische Partien blieben jedoch erhalten. Seit der Reformation findet der Gottesdienst in der Pfarrkirche statt. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts werden in der Abtei Ausstellungen gezeigt und regelmässig Konzerte gegeben.