L'abbaye d´Ottmarsheim est fondée en 1030 à Rodolphe d´Altenbourg, de qui descendent les Habsbourg et qui est apparenté à l'ancienne famille ducale d'Alsace et à Sainte Odile.
La nouvelle église, construite sur le modèle de l'église palatine de Charlemagne à Aix-la-Chapelle, sur plan octogonal centré, est consacrée en 1049 par Saint Léon IX.
Dès sa fondation, l'abbaye est placée sous la seule autorité du Saint-Siège, ce qui cause des conflits avec les évêques de Bâle. Elle est dévastée en 1272, puis en 1445 et en 1446, au détriment des fresques et autres œuvres d'art. La guerre des Paysans en 1525 saccage une fois de plus le couvent, qui est transformé en 1584 en Chapitre des Dames Nobles, doté d´une nouvelle règle.
Lors de la guerre de Trente Ans, les Chanoinesses abandonnent Ottmarsheim pour se réfugier à Bâle, pendant que les bâtiments de l´Abbaye sont pillés et incendiés de nouveau.
Au début du 18ème siècle, l´Abbaye retrouve une certaine prospérité, puis, peu à peu, déclne jusqu'à la Révolution Française qui disperse la communauté.
En 1792 le Couvent est vendu et quasiment démoli. L´abbatiale deviendra église paroissiale.
En 1848, un groupe de religieuses venues de Suisse s'installe à Ottmarsheim et reconstruisent une chapelle et des bâtiments. En 1946 les Sœurs d´Ottmarsheim sont rattachées au couvent des Sœurs Bénédictines de Rosheim mais la communauté finit par disparaître et en 1991, c'est une Congrégation de religieux, les Serviteurs de Jésus et de Marie, qui s´installent à Ottmarsheim.
L'abbatiale est restaurée à partir de 1833. Les travaux permettent de redécouvrir les fresques qui seront restaurées. Mais un incendie d´origine accidentelle ravage le clocher en février 1991. Les dégâts sont considérables (fissures dans les voûtes, coches, orgue Waltrin) mais heureusement réparés.

L’abbatiale d´Ottmarsheim revendique le titre de plus ancienne église d´Alsace. Elle a été construite en calcaire blanc. Selon la tradition de l´art roman, les murs et les voûtes de l‘espace intérieur de l´église étaient probablement recouverts de fresques. Malheureusement l´incendie de 1445-46 a fait disparaître la décoration primitive ; dès 1460, l´abbesse entreprend d´orner son église de nouvelles fresques, récemment mises à jour.
Son plan octogonal, qui était semble-t-il de règle du 9ème au début du 11ème siècle sur le modèle carolingien d'Aix-la-Chapelle, lui-même inspiré de l'art byzantin, la fait qualifier de préromane ou ottonienne. De ce fait, elle est unique en Alsace. Par la suite, une chapelle gothique et un clocher en bâtière ont été ajoutés au corps octogonal.
L'ornementation reste très sobre, seules les arcatures romanes d´une bande lombarde couronnent le tambour central.
Les dimensions sont modestes : 20 m de largeur pour l‘octogone extérieur, 10 m pour l´octogone central et 20 m de hauteur jusqu´au sommet de la coupole. La forme intérieure est tout à fait inhabituelle et donne une impression d'intimité, de sérénité, de paix. Evidemment, l'église diffère complètement de son illustre modèle, riche et décoré, couvert de mosaïques. On est ici dans une église abbatiale où règnent les dispositions de l'art roman.