No hi ha dades exactes sobre la data de construcció. Hom creu que va ser abans de l'any 911, que és la data que figura a la làpida trobada al monestir i corresponent a la tomba de Guifré II, a qui se li atribueix la seva fundació. Es creu també que el comte va iniciar la construcció d'una església sobre les restes d'un antic edifici religiós i en ell hi va establir una comunitat de monjos benedictins. El monestir era fora de la protecció de les muralles de la ciutat, d'aquí el seu nom, ja que es trobava al mig del camp.
Com que era fora del recinte emmurallat, el monestir va esdevenir un blanc fàcil per als atacants. Així, el 985, les tropes d'Almansor el van atacar;[2] va quedar destruït gairebé completament i fou abandonat per la comunitat. A partir d'aquella data va passar a ser una simple església dedicada a sant Pau.
El 1096 va començar la restauració de l'edifici i s'hi va instaurar una nova comunitat. Malgrat tot, el monestir fou novament atacat el 1114. Tres anys després, el matrimoni format per Geribert Guitard i Rotlendis en van fer una nova restauració i van unir el monestir, en qualitat de priorat, al de Sant Cugat del Vallès.
Al segle XIV es va construir una nova muralla de la ciutat i Sant Pau del Camp va quedar finalment englobada dintre del nou recinte emmurallat. El 1508, el monestir es va unir al de Montserrat fins que el 1593 es va tornar a unir, també en forma de priorat, al de Sant Cugat.
El 1617 es va unir definitivament a un altre monestir, el de Sant Pere de la Portella, situat al Berguedà. El 1672 s'hi va instal·lar el noviciat de la Congregació Claustral Tarraconense, que abans era a Lleida, i es va iniciar l'època de major esplendor del cenobi. La comunitat va abandonar definitivament Sant Pau del Camp el 1835, amb la llei de desamortització de Mendizábal, que va comportar l'exclaustració. El darrer abat va ser Joan de Safont i de Ferrer, home certament polifacètic: teòleg, matemàtic, astrònom, filòsof, catedràtic de la Universitat de Barcelona i membre de l'Acadèmia de Bones Lletres.
A partir d'aleshores el monestir va passar per diversos usos. El 1842 va esdevenir una escola, mentre que entre el 1855 i el 1890 es convertia en caserna militar. El 1879 fou declarat Monument Nacional gràcies a la intervenció de diversos ciutadans, entre els quals Víctor Balaguer. El recinte fou novament devastat el 1936. Des d'aleshores s'hi han fet diverses restauracions.