Dans ce qui n’était qu’un village, il existait une grosse ferme gallo-romaine transformée au 6ème siècle en villa royale par Clovis Ier et sa femme Clotilde qui y séjournaient au gré des déplacements de la cour. Par la suite, Clotilde y fonda une église dédiée à Saint-Georges et un petit monastère dont la renommée dépassera les frontières du royaume Franc. Après s’y être retirée, la reine Bathilde transforma le monastère de Clotilde en une véritable abbaye qui rentra dans le cercle des abbayes royales. Sa première abbesse en fut sainte Bertille amie de Bathilde. Durant l’époque mérovingienne, les souverains firent à Chelles de fréquents séjours, au point que certains, au regard des décisions qui y étaient prises, la considérait comme la capitale. Pour accentuer son importance, il est à noter que les archives et les trésors royaux y furent conservés.
A la fin du siècle suivant, l'abbesse Gisèle, sœur de Charlemagne fit construire un nouvel édifice et dota l’abbaye d'un scriptorium où de nombreux ouvrages furent écrits par les religieuses. En 798, la ville devient un lieu de villégiature de Charlemagne et de ses enfants. Durant son existence plusieurs souverains étrangers vinrent s’y retirer. Pendant la guerre de Cent Ans la ville et l'abbaye furent pillées. Les religieuses fuirent Chelles pour se réfugier à Paris. À leur retour, elles obtiennent du roi Charles VI de faire fortifier la ville.
Par deux fois encore les religieuses durent s’exiler : en 1405 à cause des Bourguignons qui envahissent le territoire et en 1411 à cause des Armagnacs qui en firent autant. Au 18ème siècle, avec à sa tête Louise Adélaïde d’Orléans, fille du Régent, l’abbaye devint une véritable résidence royale. Vendue comme bien national en 1796, elle fut pillée et sa bibliothèque ainsi que ses archives furent dispersées ou brûlées avant d’être détruite.
Excepté l’église Sainte-Croix-Saint-Georges et quelques vestiges jouxtant la mairie de Chelles, il ne reste rien de l’abbaye.