Selon la légende, la fondation de Montmajour est attribuée à saint Trophime, premier évêque d'Arles ( début du Ve siècle). En fait, à l'époque carolingienne, des ermites viennent se retirer à Montmajour, près d'Arles, sur un lieu qui sert alors de cimetière. Le nom de Montmajour est lié à l'éminence rocheuse qui émerge des marais à cet endroit. Vers 948, une femme, Teucinde, offre cette terre à des moines bénédictins. Une première chapelle de taille réduite est construite au XIe siècle. L'abbaye croît rapidement grâce à la protection des comtes de Provence et au culte de la Vraie Croix qui occasionne un pèlerinage et une fête du pardon le 3 mai.

L'abbaye se constitue un grand réseau de prieurés dans tout le sud est de la France. L'abbatiale est construite au XIIe siècle. Au XIVe siècle, le monastère est fortifié pour se protéger de bandes de pillards. Durant les guerres de religions, il sert de caserne. La congrégation de Saint Maur réforme l'abbaye à partir du XVIIe siècle. Les mauristes édifient de nouveaux bâtiments, avec l'architecte avignonnais Pierre Mignard. Un incendie en 1726 occasionne une reconstruction dirigée par l'architecte Jean Baptiste Franque.

Vendus en 1791, les bâtiments sont en partie achetés par la ville d'Arles. Prosper Mérimée fait classer l'édifice comme monument historique en 1840. De premières restaurations sont effectuées en 1872 par l'architecte Henri Revoil. En 1943, l'état fait l'acquisition de l'abbaye qui figure depuis 1968 au patrimoine mondial de l'humanité de l'UNESCO.

L'ensemble est dominé par une tour de 26 mètres de haut, parfaitement conservée, baptisée tour Pons de l'Orme. Elle surplombe Arles et sa région.

L'église abbatiale, consacrée à Notre-Dame, est d'une grande simplicité.

Le chevet présente une configuration originale : la crypte, à laquelle on peut accéder directement depuis l'extérieur, possède un déambulatoire à chapelles rayonnantes alors que le chœur de l'église en est dépourvu. Elle constitue donc une sorte de couronne à la base du chevet polygonal qui permet de compenser la déclivité du terrain.

La façade de l'abbatiale n'est qu'un mur provisoire aménagé, la nef n'ayant pas pu être achevée dans les conditions prévues.

Le cloître forme un rectangle de 24 mètres sur 26. Il est adossé au flanc sud de l'église. Toutes les galeries sont romanes, excepté la galerie ouest, remaniée au XVIIIe siècle.

Les galeries sont voûtées en berceau plein cintre. Leurs arcades cintrées reposent sur des colonnes géminées. Les groupes d'arcades sont séparés par des piliers rectangulaires à cannelures, motif antiquisant.

Dans la galerie ouest on observe des graffiti marins du XIIe gravés dans le mur. Ils décrivent plusieurs formes de bateaux.

Il ne reste que peu de chapiteaux romans, excepté dans la galerie est. Ci-contre, un chapiteau plus récent, situé dans la galerie nord.

Le réfectoire (ci-contre) et la salle capitulaire servent de lieux d'exposition.

La nef ne comporte que deux travées sur les cinq initialement prévues. Elle est voûtée en berceau légèrement brisé. L'élévation est composée de profondes arcades aveugles, percées d'une petite baie cintrée.

La croisée du transept a été voûtée d'ogives au XIIIe siècle. Sur les bras s'ouvrent deux absidioles invisibles de l'extérieur.

Adossées au nord de la nef, deux petites pièces servent de lieux d'exposition : la sacristie et la salle des archives. Dans le bras nord du transept, on trouve l'enfeu d'un abbé de Montmajour.

Le chœur est constitué d'une vaste abside semi-circulaire précédée d'une petite travée droite. Le cul-de-four est orné de nervures plantes (légèrement déformées). Trois baies cintrées éclairent l'ensemble.

La crypte abritait les reliques de la Vraie Croix. De plan circulaire, elle est organisée autour d'une rotonde.

De nombreuses marques de tâcheron sont présentes sur les piliers et les arcs. Elles constituent la signature des tailleurs de pierre et permettaient leur rémunération à la pièce.