L’origine du monastère bénédictin féminin de Saint-Julien du Pré est liée à saint Julien du Mans qui, selon une tradition diffusée à partir du VIIe siècle, aurait été envoyé évangéliser ce lieu de la Gaule par le pape Clément Ier (Ier s.). À sa mort, il fut enseveli hors de la ville du Mans, sur l’autre rive de la Sarthe. Plus tard, une chapelle fut élevée sur sa tombe, puis transformée en sanctuaire. Le fait est qu’autour de l’église actuelle, des vestiges antiques d’époque gallo-romaine ont été mis au jour. D’autre part, il est mentionné que, vers 835, l’évêque Aldric du Mans († 856) aurait transféré les reliques de Julien à la cathédrale, où elles étaient vénérées.
Une autre tradition, dépourvue de fondement documentaire, situe un monastère en ce lieu dès l’an 802 ; celui-ci aurait peut-être disparu durant la seconde moitié de ce même siècle à cause des invasions normandes qui affectèrent le territoire du Mans. Vers le milieu du XIe siècle, le site aurait été restauré et la création d’un monastère avec une communauté de moniales bénédictines fut encouragée ; sa promotrice, Lézeline, en prit la direction. Avec l’aide du chapitre cathédral, une nouvelle église fut édifiée aux XIe et XIIe siècles. En l’absence de documentation, seuls les vestiges architecturaux encore conservés peuvent donner quelque crédibilité à cette restauration.
Aux XIVe et XVe siècles, la maison subit les effets de la guerre de Cent Ans et, plus tard, en 1562, elle fut de nouveau touchée par les guerres de Religion. Au XVIIe siècle, des travaux de restauration furent entrepris, modifiant une partie des structures médiévales. Les religieuses demeurèrent en ce lieu jusqu’à la Révolution ; en 1790, le monastère fut supprimé, la communauté comptait alors douze religieuses. Parallèlement, et pour la même raison, l’église paroissiale Notre-Dame avait disparu, ce qui entraîna le transfert de ses fonctions à l’ancienne église abbatiale, désaffectée et sans culte. En 1792, celle-ci abandonna son ancienne dédicace pour adopter celle de Notre-Dame du Pré.
Malgré les remaniements effectués à l’époque monastique puis ultérieurement, l’église conserve encore des caractères médiévaux. Il convient notamment de signaler la construction, dans le dernier quart du XIXe siècle, d’un clocher adossé à la façade occidentale. Il s’agit d’une église à trois nefs de cinq travées, auxquelles s’en ajoute une autre en raison de l’édification de la nouvelle tour. L’édifice possède également un transept. Le chevet est formé d’une grande abside centrale, avec le chœur et un déambulatoire doté de trois chapelles rayonnantes. Il comprend aussi une absidiole à chaque bras du transept ainsi qu’une crypte reconstruite à l’emplacement d’une autre, médiévale.
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