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Cette abbaye fut établie en 1303 par Philippe-le-Bel qui y installa vingt moines en leur assurant des fonds pour subsister. En 1636, l'Evêque de Beauvais y établit l'abbesse de Saint-Jean-Aux-Bois, et ses religieuses. Les revenus de l'abbaye s'élevaient à soixante mille francs en 1636. Il y avait vingt religieuses en voile noir, six en voile blanc, dix pensionnaires et quinze élèves.
Royallieu fut appelé Hameau de la Révolution. Un arbre de la liberté fut planté sur la place.
Les souverains s'arrêtaient toujours à l'abbaye en venant au Palais par la route nationale.
Les sièges de 1430 sous Jeanne d'Arc détruisirent l'abbaye et le village. L'abbaye fut réédifiée, mais la maison royale disparut tout à fait.
Les moines de Royallieu furent transférés à Saint-Jean-Aux-Bois. Leur dernier supérieur à l'abbaye de Royallieu fut. Antoine Le Caron (1636).
La Révolution en fit un hôpital militaire démoli en 1792. Il en reste encore quelques vestiges et le chemin bordé de tilleuls devant la porte d'entrée.
Au Musée Vivenel existe un très beau support à trois pieds en bois sculpté provenant de cette abbaye. Sous le pied on lit Herpin, sculpteur du Roy, proche la porte Saint-Denis, an de N.-S. 1717, hauteur 1 m. 28. (Il devait supporter le lutrin).
En 1848, mourut à Compiègne, âgée de 85 ans, une Compiégnoise, Marie Fromage, ancienne religieuse bénédictine de l'abbaye de Royallieu, en religion soeur Adélaïde. Elle fit à son église paroissiale de Saint-Antoine, une belle donation qui fut confisquée en 1905. Une inscription dans une des chapelles de Saint-Antoine rappelle ce souvenir ainsi qu'une verrière qui fut démolie en 1914 par al guerre.