Cap a l’any 927, el lloc de Chamalières fou donat per Acfred I, duc d’Aquitània (†927), al bisbat de Lo Puèi. Deu anys més tard, el bisbe Godescalc (†962), antic abat de Saint-Chaffre (Alt Loira), el va cedir a aquella abadia, que aleshores s’estava reformant amb monjos procedents de Saint-Géraud d’Orlhac (Cantal). Un d’aquests monjos fou Dalmas de Beaumont, que va tenir un paper clau en la fundació del priorat.
Cap a l’any 933, Dalmas, antic monjo d’Orlhac, fou enviat a reformar l’abadia de Sant Gèli (Gard). Segons la tradició, en tornar a l’Alvèrnia va portar algunes relíquies de sant Gil (Gèli, Gilles) i el Sant Clau, que es veneraven en aquell lloc. La fundació del priorat s’hauria efectuat l’any 937. Dalmas de Beaumont fou el primer prior de Chamalières, fins a l’any 946, un establiment monàstic que va tenir els seus inicis en una església dedicada a la Mare de Déu, que després quedà sota l’advocació de Saint-Gilles.
La possessió de relíquies de sant Gil, juntament amb el Sant Clau —que la tradició atribueix a una donació de Carlemany—, van fer d’aquest lloc un centre de devoció i d’atracció de fidels, a més de beneficiar-se d’importants donacions de la noblesa. En els anys posteriors, el priorat va reunir un notable conjunt de béns i d’esglésies dependents. A mitjan segle XI, s’esmenta l’existència d’un monestir femení a Chamalières, vinculat al priorat, que es va perdre al segle XVII. També disposava de priorats dependents, com Roche-en-Régnier o Confolent. El 1381, en el marc de la guerra dels Cent Anys, fou fortificat.
El darrer prior regular fou Odon du Bois, a finals del segle XV. Durant el seu mandat, Chamalières va patir una inundació a causa d’una crescuda del Loira. El 1487, Claude-Armand, vescomte de Polignac, va fer donació d’un reliquiari per conservar el Sant Clau. El primer prior comendatari fou Antoine de Flaghac, a inicis del segle XVI, moment en què començà la decadència de la casa. El darrer prior fou Charles-Borromée de Laval, nomenat el 1770. Amb la Revolució, el priorat fou suprimit, els seus béns venuts i l’església passà a ser propietat pública.
Es conserva la notable església romànica del priorat, resultat de diverses etapes constructives dels segles XI i XII, a les quals cal afegir la fortificació del segle XIV i les restauracions del XIX. És una construcció de tres naus amb un curt transsepte, obra del segle XI. Aquest comunica amb una àmplia capçalera semicircular amb quatre absidioles radials, ja del segle XII. També conserva elements escultòrics procedents de diferents fases constructives. Al nord de l’església hi havia el claustre —ara desaparegut— i les dependències annexes, de les quals es conserva un edifici del segle XVIII amb restes de la sala capitular.
- CHASSAING, Augustin (1895). Cartulaire de Chamalières-sur-Loire en Velay : prieuré conventuel dépendant de l'abbaye de Saint-Chaffre. París: Picard
- DURLIAT, Marcel (1976). Le prieuré de Chamalières. Congrès archéologique de France, 188 ss. Velay. Société française d'archéologie
- KLOUTZ, Nicole (1973). La seigneurie du prieuré de Chamalières (Xe siècle-XIIIe siècle). Cahiers de la Haute-Loire, Le Puy-en-Velay
- PONTVIANNE, Régis (1904). Le prieuré conventuel de Chamalières-sur-Loire, ordre de Saint-Benoit, observance de Cluny, dépendant de l'Abbaye du Monastier-Saint-Chaffre (937-1790). Le Puy: L’Avenir