L'ancienne abbaye accueille aujourd'hui les collections du musée archéologique. Mais le bâtiment donne encore à voir la salle capitulaire, le scriptorium, le dortoir et de nombreuses sculptures, vestiges du programme décoratif de l'abbaye.
Un lieu de pèlerinage réputé
Une première basilique avait été établie, durant le haut Moyen Age, à l'ouest de l'enceinte de l'antique Dijon, sur la sépulture reconnue au VIème siècle comme celle de l'apôtre de la Bourgogne, Bénigne. Autour de l'an mil, Guillaume de Volpiano est envoyé à Dijon, par Cluny, pour réformer le monastère. La nouvelle église qu'il fit construire et sa rotonde qui accueillait les reliques du saint (crypte de l'église actuelle) ont fait sa réputation dans toute la Bourgogne.
Une abbaye médiévale
C'est à cette époque que l'on établit un bâtiment au nord du transept de l'église. Se trouvait de plain pied la salle capitulaire à 9 travées, prolongée par une vaste salle voûtée - le scriptorium ? - (niveau 0 du musée). A l'étage, le dortoir des moines est voûté d'ogives à la fin du XIIIème siècle (niveau 1).
Distribué autour du cloître et de son jardin, aujourd'hui square des Bénédictins, se trouvaient entre autres le réfectoire, le cellier et la cuisine attenante ; des galeries couvertes facilitaient la déambulation autour du jardin. L'ensemble de ces bâtiments a disparu aujourd'hui en élévation. Plusieurs éléments sculptés ont pu être préservés et sont présentés dans les collections du musée (chapiteaux, tympans, statuaire du Christ...).
Des transformations à l'époque classique
Le cloître est rehaussé de deux mètres, par les moines mauristes au cours de la deuxième moitié du XVIIème siècle, modifiant l'aspect extérieur du bâtiment. On leur doit également l'ajout d'un étage pour de nouvelles cellules (niveau 2) au-dessus du dortoir gothique – devenu salle du chapitre et réfectoire - dont les étroites fenêtres sont remplacées par de grandes baies cintrées. Un large escalier est également ajouté distribuant encore aujourd'hui les différents niveaux du bâtiment.