On dispose de peu d'éléments sur la création de Tournus. On sait que Charles-le-Chauve donne en 875 le monastère de Saint Valérien aux moines bénédictins de Saint Philibert de Grandlieu, chassés de chez eux par les invasions normandes. Ils transportent de refuges en refuges (Cunault est l'un d'eux) les reliques de saint Philibert. Ils doivent alors cohabiter avec la communauté déjà existante à Saint Valérien. Des dissensions éclatent lors de l'invasion hongroise de 937.

L'abbaye est dévastée et l'église doit être reconstruite. Le corps de saint Philibert est déposé dans le chœur, ce qui provoque l'ire des partisans de saint Valérien. Le problème est réglé par le dépôt du corps de Valérien dans la crypte (dans une superbe châsse).

La construction de l'abbatiale, dont on sait peu de choses, semble s'étendre de l'abbatiat de Wago (980-1008) celui de Francon de Rouzay (d'avant 1114 à après 1120). Il est possible qu'elle ne commence qu'après un incendie en 1006. Une consécration a lieu en 1019. A cette date le cœur et le transept sont probablement terminés. L'édifice est quasiment achevé lors de la dédicace en 1120. Deux tours, une sur la croisée et l'autre au nord de la façade, sont ensuite ajoutées.

Quatre chapelles gothiques (trois dans le collatéral nord et une au sud du déambulatoire) ont été adjointes au reste. La plupart des bâtimnts conventuels datent des XI-XIIe siècles. La salle capitulaire a été refaite au XIIIe siècle. Le palais abbatial actuel est construit au XVe siècle. Un collège de chanoines remplace les moines en 1627. L'abbatiale est restaurée par l'architecte Questel entre 1845 et 1850. On procède à un nettoyage au début du XXe siècle. Les bâtiments conventuels sont également remis en Etat.

La façade de Saint Philbert de Tournus est ornée d'un jeu de bandes lombardes. Le massif se compose de deux principaux niveaux. Le premier, assez haut, voit l'alternance d'ensembles de deux bandes à quatre arcs pendants (sur les côtés) avec des bandes à sept arcs (au centre). Le portail cintré, surmonté d'un fronton triangulaire, s'inscrit dans ces bandes.

Au deuxième étage, on trouve des bandes à trois arcs pendants, interrompus par une bande très large dont les arcs échelonnés répondent au fronton du portail. Des créneaux remplissent l'espace entre la tour et l'amorce de tour sud, percé de baies géminées.

Des frises de redents et de chevrons apparaissent çà et là.

La tour nord se détache du massif par trois niveaux. Au premier sont percées de petites baies géminées retombant sur des colonnettes. Au-dessus d'une frise d'arcatures aveugles, on trouve de niveaux de baies cintrées garnies d'abat-sons : au premier étage, elles sont quatre (géminées), reposant sur de fines colonnes.

Au niveau supérieur elles sont trois, plus larges, reposant sur des colonnettes et deux statues colonne, représentant Valérien et Philibert.

On trouve deux autres statues aux angles sud-ouest (à droite) et nord-est (à gauche) . Les autres angles sont ornés de colonnes à motifs géométriques.

Les faces latérales du narthex reproduisent le même type de décor que la façade. La nef n'a pas bénéficié du même traitement.

La tour de la croisée présente deux niveaux de trois baies cintrées identiques. Les arcs de la rangée supérieures sont ornées de petits lobes.

Le chevet n'a pas la majesté de la façade. Les chapelles rectangulaires sont dépourvues d'ornements.

Le cloître est adossé au côté sud de la nef. Il ne possède que deux galeries au nord et à l'est.

La galerie nord s'ouvre sur le jardin par des arcades cintrées qui reposent sur de massifs piliers carrés, encadrés par des colonnes trapues, aux chapiteaux végétaux et géométriques. Cette galerie est couverte d'une voûte d'arêtes reçues par des colonnes engagées.

La galerie orientale est couverte par une charpente. Elle donne sur la salle capitulaire (fermée).

Un petit musée lapidaire rassemble un certain nombre de pièces originales du cloître et de l'église.

On y trouve notamment des chapiteaux. Les mieux conservés présentent un bestiaire fantastique. Les chapiteaux historiés sont plus endommagés.

On peut aussi voir les originaux des statues colonnes du clocher nord.

Le narthex comporte trois travées centrales voûtées d'arêtes et bordées de collatéraux coiffés de berceaux perpendiculaires au vaisseau central.

Ses piliers cylindriques sont particulièrement massifs.

La nef est plus large et plus haute que le narthex.

Les arcs retombent sur des colonnes engagées au chapiteau blanc. Elles-mêmes reposent sur de grosses piles rondes en brique.

Les collatéraux (ci-contre, au nord) possèdent des voûtes d'arêtes qui retombent sur des colonnes engagées. Dans le collatéral sud, on trouve une Vierge romane en bois polychrome. Le Christ bénissant, sur ses genoux, est fort enfantin.

La croisée du transept est voûtée d'une coupole octogonale sur trompes. Ces dernières sont soutenues par des groupes de six colonnettes entre lesquels s'intercalent des baies.

Les piliers de la croisée sont ornés de chapiteaux historiés. A droite, ci-contre des diables triturent une âme.

Chaque bras, couvert par un berceau, ouvre sur une absidiole. Le collatéral nord est éclairé par une grande baie gothique.

Le chœur comporte une travée droite voûtée en berceau. L'abside est voûtée en cul-de-four. On y trouve quelques beaux chapiteaux.

Au-dessus des grandes arcades, on trouve un rang de fenêtres cintrées. Celles-ci sont cernées d'un décor végétal.

L'ensemble est ceint d'un déambulatoire qui ouvre sur deux chapelles latérales et trois chapelles rayonnantes à plan orthogonal. Il est couvert d'une voûte annulaire.

De beaux chapiteaux végétaux couronnent les colonnes qui séparent le chœur du déambulatoire.

Des mosaïques représentant les travaux du calendrier et les signes du zodiaque ont récemment été mises eu jour sous le niveau actuel du sol.

Plusieurs chapelles orthogonales, voûtées en berceau, viennent se greffer sur le déambulatoire. On y trouve de nombreuses fresques. Ci-contre une Vierge à l'enfant.

La partie centrale de la crypte est presque entièrement isolée du déambulatoire par un mur épais. Quelques arcades cintrées permettent d'y pénétrer.

Cet espace est divisé en quinze petites travées voûtées d'arêtes par de fines colonnes. Les chapiteaux datent probablement du XIXe siècle.

Dans la partie est logé un puits, encadrés par deux colonnes galbées aux chapiteaux végétaux.