Les vestiges de l’abbaye Saint-Bertin correspondent aux ruines de son église gothique, classées au titre des Monuments historiques en 1840. La construction de cet édifice commence au XIIIe siècle par le chœur. L’abbé Gilbert, surnommé « l’abbé d’or », projetait une église aussi haute que la cathédrale d’Amiens, soit environ 40 mètres sous voûte. Son successeur réduit toutefois l’ambition initiale de moitié. L’abbatiale atteint néanmoins 122 mètres de longueur, 40 mètres de largeur au niveau du transept et 25 mètres de hauteur sous voûte. La construction s’achève au XVIe siècle avec l’édification de la tour, présentée comme un témoignage de l’art gothique des provinces du Nord.
L’église gothique succède à une église romane du XIe siècle, connue grâce à des fouilles menées au XIXe siècle. Le chœur de cette dernière était orné d’une mosaïque, dont le musée de l’hôtel Sandelin conserve plusieurs témoignages. Une vaste crypte se trouvait en dessous. Dans le transept sud de l’abbatiale gothique, un labyrinthe composé d’un pavement noir et blanc formait un décor remarquable. Son dessin a été reproduit au quart, au XIXe siècle, à la croisée du transept de la cathédrale.
L’abbaye joue également un rôle politique dès le haut Moyen Âge. Au milieu du VIIIe siècle, les Carolingiens y font enfermer Childéric III, dernier roi mérovingien, puis y installent certains de leurs proches comme abbés. Après les invasions vikings, les comtes de Flandre s’emparent de l’abbaye et plusieurs d’entre eux y sont inhumés. Au fil des siècles, les rois et les princes de passage à Saint-Omer y résident. Au XVe siècle, l’abbé Guillaume Fillastre, proche des ducs de Bourgogne et chancelier de l’ordre de la Toison d’Or, fait construire à cette fin un quartier des princes. Philippe le Bon, François Ier et Louis XIV y séjournent. Deux chapitres de l’ordre de la Toison d’Or se tiennent également à Saint-Bertin.
