El origen del monasterio benedictino femenino de Saint-Julien du Pré está relacionado con san Julián de Le Mans, quien, según una tradición difundida desde el siglo VII, habría sido enviado a evangelizar este lugar de la Galia por el papa Clemente I (s. I). A su muerte, fue enterrado fuera de la ciudad de Le Mans, en la otra orilla del río Sarthe. Más adelante, sobre su tumba se levantó una capilla, convertida posteriormente en santuario. Lo cierto es que en torno a la iglesia actual se han hallado restos antiguos de época galorromana. Por otra parte, se menciona que, hacia el año 835, el obispo Aldric de Le Mans († 856) habría trasladado las reliquias de Julián a la catedral, donde eran veneradas.
Otra tradición, carente de apoyo documental, sitúa un monasterio en este lugar desde el año 802, el cual posiblemente habría desaparecido durante la segunda mitad de aquel mismo siglo a causa de las invasiones normandas que afectaron el territorio de Le Mans. Hacia mediados del siglo XI, el lugar habría sido restaurado y se impulsó la creación de un monasterio con una comunidad de monjas benedictinas, al frente de la cual se situó su promotora, Lézeline. Con la ayuda del cabildo catedralicio se levantó una nueva iglesia durante los siglos XI y XII. Ante la falta de documentación, únicamente los restos arquitectónicos que todavía se conservan pueden dar credibilidad a esta recuperación.
Durante los siglos XIV y XV, la casa sufrió los efectos de la guerra de los Cien Años y, más adelante, en 1562, volvió a verse afectada por las guerras de Religión. En el siglo XVII se trabajaba en su recuperación, con unas obras que modificaron parte de las estructuras medievales. Las religiosas permanecieron en este lugar hasta la Revolución, en 1790, cuando el monasterio fue clausurado; entonces la comunidad estaba formada por doce religiosas. Paralelamente, y por el mismo motivo, se había perdido la iglesia parroquial de Notre-Dame, circunstancia que propició el traslado de sus funciones a la antigua iglesia abacial, desocupada y sin culto. En 1792, esta abandonó la antigua advocación para adoptar la de Notre-Dame du Pré.
A pesar de las reformas efectuadas en época monástica y también posteriormente, la iglesia todavía conserva rasgos medievales. En este sentido, cabe mencionar la construcción, en el último cuarto del siglo XIX, de un campanario adosado a la fachada occidental. Es un edificio de tres naves y cinco tramos, a los que se añadió otro más con motivo de la construcción de la nueva torre. También dispone de transepto. La cabecera está formada por un gran ábside central, con el presbiterio y un deambulatorio con tres capillas radiales. Además, cuenta con una absidiola en cada brazo del transepto y con una cripta reconstruida en el lugar de otra anterior, medieval.
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