1030, sur le Mont de Rouen, le duc de Normandie Robert souscrit la charte de fondation, par Gosselin d'Arques, d'un monastère bénédictin dédicacé à la Très Sainte Trinité. Le dépôt de pseudo-reliques de sainte Catherine d'Alexandrie lui fera perdre son appellation première au profit de celle d'abbaye Sainte-Catherine. Au début du XII ème siècle, l'église abbatiale devenant trop petite, il est entrepris d'en construire une plus grande dont les contemporains soulignent les similitudes avec celle de Saint-Martin de Boscherville.

Ce monastère, richement doté, à travers les fermes du Plan, de Bagnères et de l'Aumônerie, détiendra l'essentiel des terres de Bonsecours ; son influence s'étendra jusqu'en Angleterre et y demeure palpable à travers le remarquable prieuré de Blyth (Nottingamshire) et l'église d'Harmondsworth (près de l'aéroport d'Heathrow) qui faisaient partie de ses dépendances.

La situation de la côte Sainte-Catherine en fera rapidement une position militaire essentielle pour la défense de Rouen.

Dès le XIV ème siècle, on trouve mentionnée l'existence d'une forteresse Sainte-Catherine. Cette forteresse capitule, après un mois de durs combats, 1418-1419 ; le roi d'Angleterre, Henri V, devient le maître de Rouen. En 1449, les conditions de la restitution de Rouen au roi de France, Charles VII, sont négociées à Sainte-Catherine.

En avril 1562, les calvinistes, qui tiennent Rouen, s'emparent du fort Sainte-Catherine et en renforcent les défenses. Le 6 octobre de la même année, le fort est repris par Charles IX, de même que Rouen, le 26 octobre.

Vers 1570, le Vieux Fort, l'enceinte la plus vaste, est renforcé par la réalisation de bastions. Dans les mois qui précèdent le siège de Rouen par Henri IV, un Nouveau Fort - un ouvrage à cornes englobant l'enceinte médiévale de l'abbaye - est édifié.

En 1591-1592, Henri IV échoue devant les forts Sainte-Catherine et devant Rouen, détenus par la Ligue (catholique). Les bâtiments de l'abbaye sont sérieusement endommagés. La communauté monastique déménage et s'installe à Saint-Julien aux Bruyères. En 1661, sentant sa fin proche, elle conclut, avec les chartreux de Gaillon, un concordat aux termes duquel :

- la chartreuse de Gaillon établira une nouvelle chartreuse à Petit Quevilly ;
- les bénédictins de Sainte-Catherine y seront accueillis et y mèneront une existence conforme à leur règle, tout en continuant de percevoir leurs bénéfices ;
- à l'extinction de leur communauté, les bénéfices des bénédictins seront versés aux chartreux, ce qui sera effectif en 1696.

Ainsi, la fondation de la Chartreuse de Petit Quevilly est la conséquence de la disparition de la communauté bénédictine de Sainte-Catherine. Les fermes du Plan, de Bagnères et de l'Aumônerie, passent dans les mains des chartreux et y restent jusqu'à la Révolution. Décrétées biens nationaux, elles sont vendues par adjudication.