On possède la charte de la fondation de l'abbaye. On apprend que Claude, propriétaire à Chanteuges, et son épouse Engalmode, fondatrice de Saint-Pierre-des-Chazes, veulent fonder une communauté de chanoines à Chanteuges. Dans son testament, il charge son neveu Cunabert, prévôt du chapitre de Saint-Julien de Brioude, de réaliser son souhait. Après en avoir discuté avec Hector, doyen du chapitre de Saint-Julien, Cunabert décide de fonder un monastère en déclarant: "En raison du refroidissement de la charité tandis que l'impiété pénètre partout et qu'un profond désordre s'installe dans le monde, nous ne pouvons pas nous consacrer à la vie canoniale; du moins, que Dieu prenne en considération notre action consistant à soutenir ceux qui vivent sous la vie monastique ". Après avoir demandé conseil à Odon, abbé de Cluny, il s '
Le 28 août 936, Cunabert signe l'acte de fondation de l'abbaye Saint-Marcellin suivant le vœu d'un parent puissant, Claude, avec Godescalc, évêque du Puy, Raymond Pons III, duc d'Aquitaine et le vicomte Delmas. Au moment de la fondation, il est prévu dans l'acte de fondation que l'abbaye ne doit qu'un cens spirituel au chapitre de Brioude. Les premiers moines sont venus de l'abbaye Saint-Géraud d'Aurillac sous la direction de l'abbé Obier[2].
La donation est confirmée en 942 par le roi Louis IV d'Outremer à la demande de Godescalc, évêque du Puy-en-Velay, et Héric, évêque de Langres.
Au xie siècle, construction de l'église dont il subsiste l'abside.
Une bulle du pape Calixte II datant de 1119 confirme les droits de l'abbaye.
Vers 1130, les moines vivent sans problème jusqu'à ce que le seigneur voisin, Ithier de Mandulphe, de Digons, s'en empare et la transforme en forteresse et en "repaire de voleurs et criminels".
Impuissant, l'abbé Raymond se réfugie en 1137 à l'abbaye de La-Chaise-Dieu. Il cède alors le monastère à l'abbaye de La-Chaise-Dieu. Cette dernière doit rétablir ses droits. Cette donation obtient l'approbation de l'archevêque de Bourges et l'évêque de Clermont. À la suite de cette donation les chanoines-comtes de Brioude exigèrent que l'abbaye leur serve deux repas par an. L'abbé de La-Chaise-Dieu, Etienne de Mercœur (1111-1146), transforme l'abbaye en prieuré avec 20 moines malgré l'opposition du chapitre de Brioude.
Après la reconquête de ses terres, l'abbé de La-Chaise-Dieu entreprend la reconstruction de l'église en reprenant une partie du plan d'un édifice de la fin du xie siècle.
Les voûtes d'arêtes des bas-côtés sont d'origine. Les chapiteaux rappellent ceux de la basilique Saint-Julien de Brioude et de l'abbaye de Mozac. Ceux de l'abbaye de Mozac doivent dater de 1080, environ[3]. Les chapiteaux de Chanteuges sont parmi les plus beaux du Haut-Allier, ils ont été attribués au meilleur sculpteur de la basilique Saint-Julien de Brioude. D'autres chapiteaux peuvent être rapprochés de ceux de l'église Saint-Georges de Saint-Paulien[4].
En 1275, les chanoines de Brioude abandonnent leur demande de se faire servir deux repas par an par le prieuré.
Le prieuré devient au xve siècle la résidence des abbés de La-Chaise-Dieu.
À partir de 1491 jusqu'en 1518, l'abbé Jacques de Saint-Nectaire [1491-1518], dernier abbé régulier de la Chaise-Dieu, entreprend la construction de la voûte d'ogives de la nef centrale de l'église. Le fenestrage des façades occidentale et méridionale de l'église est repris. La fenêtre occidentale est agrandie. Il fait construire à ses frais la chapelle Sainte-Anne, chapelle de l'abbé au nord du cloître en mémoire de sa sœur Anne décédée en 1496.
Le prieuré ne subit pas de dégâts pendant les guerres de religion. Il abrite les moines de l'abbaye de La-Chaise-Dieu à la suite de l'incendie de leur abbaye par les Protestants en 1572.
En 1640, l'abbaye passe sous la responsabilité des bénédictins de Saint-Maur.
Le prieuré est vendu comme bien national en 1792. Puis en 1793, la chapelle Sainte-Anne est transformée en magasin de fourrage.
La chapelle est sauvée de la destruction par le Conseil général de la Haute-Loire en 1837. Elle est restaurée. En 1837 et en 1867, restauration des portes de la chapelle Sainte-Anne.
L'église est classée sur la liste des Monuments Historiques en 1840. Le reste du prieuré nécessite de multiples protections au titre des monuments historiques: classements en 1862 (cloître), 1889 (enceinte), 1914 (chapelle); inscription en 1928 [5] (bâtiments).
La tour seigneuriale située au nord-ouest de l'abbaye s'effondre en 1896.
En 1970, la galerie nord du cloître est reconstruite.