L'abbazia fu fondata nel 1007 dal conte di Mantova Tedaldo di Canossa (nonno paterno di Matilde), che la dedicò a sè stesso e alla defunta moglie Willa, attraverso una donazione ai monaci benedettini di metà dei terreni che si trovavano tra i fiumi Po e Lirone, sito importante per garantire il controllo della navigazione fluviale. Del precedente insediamento romano abbiamo poche tracce. Si trattava di un significativo centro spirituale, formato inizialmente da un piccolo nucleo di 7 monaci. Verso la metà dell'XI secolo Bonifacio di Canossa, signore del territorio, riedificò la chiesa, di cui rimangono pochi resti, e costruì l'oratorio di Santa Maria, tuttora esistente.

Tra Quattro e Cinquecento lo scriptorio del monastero rifiorì e ospitò filosofi e umanisti. Molto importante per la costruzione e ricostruzione del monastero fu la presenza dell'abate Gregorio Cortese, umanista e giurista: fu lui che incaricò Giulio Romano della ristrutturazione del complesso nel 1540 e chiamò a lavorarvi i migliori artisti attivi fra Mantova e Verona, tra i quali il Correggio, il pittore veronese Girolamo Bonsignori e lo scultore Antonio Begarelli. A Paolo Veronese furono poi commissionate ben tre pale d'altare, di cui una è ora nella National Gallery di Londra, una è a Norfolk (USA) ed una terza, già a Londra, andata distrutta in un incendio.

La storia dell'abbazia nel '600 e '700 è storia d'inondazioni, di guerre e di saccheggi. Il monastero era impoverito a tal punto che l'abate nel 1633 vendette al papa Urbano VIII il corpo della contessa Matilde, sepolta nella chiesetta di Santa Maria, in cambio di una considerevole somma di denaro. Matilde ora riposa in San Pietro in un ricco sepolcro del Bernini. Fu soppressa durante l'epoca napoleonica (1797). Per fortuna i libri e i manoscritti furono portati alla biblioteca comunale di Mantova e in buona parte salvati.

Oggi si conservano tre chiostri, il refettorio grande, l'infermeria nuova e la basilica. Del periodo medievale rimane la chiesetta di Santa Maria, con un mosaico pavimentale datato 1151, un candelabro della fine dell'XI secolo e una "capsella" (dal latino capsa, "cassetta per libri o per frutta") di avorio (XII - XIII secolo). Nel museo dell'abbazia, allestito nell'antico refettorio, si ammirano due rilievi con i mesi di novembre e dicembre, attribuiti a Wiligelmo. Del Cinquecento, oltre all'architettura di Giulio Romano, sono interessanti la porta lignea d'ingresso del 1547, il coro ligneo di Vincenzo Rovetta (1550), le statue di terracotta del Begarelli, nel refettorio l'affresco sulla parete di fondo attribuito al Correggio e una copia della tela con l'Ultima Cena di Girolamo Bonsignori. Si visita infine il grande scalone del 1674, decorato con stucchi.