Un monastère bénédictin initialement dédié à saint Pierre et saint Paul est construit au VIIe siècle. Il passe ensuite, au IXe siècle, sous le patronnage d'un ermite local, Gilles. Ses reliques étaient conservées dans l'église abbatiale et faisaient du monastère un important lieu de pèlerinage, sur la via Tolosana vers Saint Jacques de Compostelle.
A la fin du XIe siècle, le pape Grégoire VII place le monastère de Saint-Gilles sous l'influence de Cluny. Les reliques de Saint Gilles et cette protection assurent de bons revenus à la communauté et on envisage à la fin du XIe siècle de reconstruire une nouvelle église. Le chantier dure pendant tout le XIIe siècle (avec quelques interruptions). Au cours des siècles suivants, le rythme des travaux s'affaiblit avec le transept achevé au XIVe, et le clocher au XVe.
L'église souffre par la suite des guerres de religion : en 1562, elle est dévastée par les protestants. Seules la crypte et la façade occidentale sont sauvées. Au XVIIe siècle, elle est restaurée et sommairement achevée, avec un modeste pignon au dessus de la façade occidentale.

Restes du choeur.

interieur