El monestir tal com avui el coneixem és el resultat dun llarg procés constructiu. Des de la seva fundació al segle IX fins a la disolució de la comunitat benedictina el 1835, ha sofert succesives transformacions arquitectòniques per tal adaptar-lo a les necessitats canviants de la comunitat monàstica i als llenguatges artístics de les diferents èpoques. A aquest procés de transformació cal sumar-hi les diverses restauracions del conjunt a partir de 1835, quan deixa de servir a les funcions per a les que havia estat concebut i alberga altres usos. El resultat daquests més de mil anys dhistòria és, doncs, la sobreposició i convivència destils arquitectònics diversos.
Lany 1000. El primer monestir conegut
A lentorn de lany mil, sota l'impuls de l'abat Odó, comença la construcció dun nou monestir segons un projecte coherent que integrava totes les construccions a lentorn dun claustre i en la que hi va intervenir larquitecte Fedanci. Aquesta ordenació, que encara perviu avui, va ser seguida en altres centres monàstics i catedrals entre la segona meitat del segle X i el segle XI com Sant Pere de Rodes, Sant Pere de Casserres, Sant Pere de la Portella o la catedral de Girona.
Segona meitat del segle XI
Lesglésia, ubicada en el mateix lloc que lactual, era de tres naus amb un absis principal i dues absidioles obertes en el gruix del mur. Un espai cobert a manera d'atri o galilea precedia lentrada. El claustre també es trobava en el lloc de lactual i era lleugerament més gran. Estava format per quatre galeries amb arcs sostingut per pilars i columnes alternes i en el seu pati shi conservava en ús lesglésia paleocristiana.
La construcció de la torre del campanar, iniciada a la segona meitat del segle XI, restà inacabada fins al segle XVII. Únicament correspon a lobra romànica el basament de la torre, caracteritzat a lexterior pels frisos darcuacions que decoren les façanes. El recinte es va envoltar dun fossat defensiu fortificat, adel que només es conserva un petit fragment.
Al segle XII sinicia un nou projecte constructiu per al monestir. No es varia lordenació general dels edificis, sinó que aquells més importants són substituïts per uns de nous: lesglésia, el claustre i la sala capitular. Aquesta renovació, empesa per la prosperitat del moment, es produeix en molts monestirs i catedrals, com a Sant Benet de Bages o a la Seu dUrgell.
Vers 1250, un cop acabades les obres del claustre, els absis i l'inici de les naus de l'església.
A mitjans del segle XII, es comença la nova església, que no sacabarà fins ben entrat el segle XIV. Primer, es construeix la capçalera i el primer tram de les naus amb un plantejament arquitectònic totalment innovador; que anuncia ja les formes gòtiques. A partir de mitjans del segle XIII, es construeix el segon tram i el cimbori, punt en què les obres saturen. A mida que savança, senderroca ledifici antic, de manera que bona part de les naus i la galilea del segle XI conviuen força temps amb la nova arquitectura. Vers 1190 es comença el nou claustre, tot mantenint els edificis del segle XI on es reunien, dormien i menjaven els monjos. Acabat el claustre, es construeix la nova sala capitular, més gran que lanterior.
A lentorn del 1300 es reprenen les obres de lesglésia i sacaben el 1337 amb la nova façana i la gran rosassa, per a la qual es van contractar vitralls el 1343. Les noves naus es construeixen ja en un estil gòtic, plenament establert. Lafany de singularitat dels constructors de Sant Cugat es manifesta a lesglésia, on sabandona lestructura tradicional de les tres naus, per formar un singular edifici de quatre naus. En aquest mateix moment es planteja una remodelació total dels vells edificis que envolten el claustre, que sinicia pel costat de llevant, on es comença un gran edifici, amb arcs diafragmàtics, que no sarribarà a concloure. La resta dobres destacades dels segles del gòtic es van emprendre en temps de labat Busquets (1351-1381). Laspecte més novedós és la fortificació del monestir, amb accés per una porta fortificada, que delimita un nou recinte més ampli que el claustral i que consolida el caràcter feudal del monestir.
Les obres de lesglésia es van reprendre, a partir del tram del cimbori, amb la continuació de les tres naus ja començades i amb lafegit duna quarta nau al costat sud, arrenglerada amb el cos del campanar. Així quedava conclosa definitivament la substitució de lesglésia del segle XI que, fins llavors, havia conviscut amb lobra nova. De totes maneres, el resultat no varia substancialment lordenació general del monestir amb els edificis a lentorn del claustre, establerta ja a lentorn de lany 1000. Aquestes obres, portades a terme durant el govern de labat Busquets impliquen la construcció dun nou palau abacial, i les velles sales de labat, a lala oest del claustre, són remodelades per a formar part de larxiu del monestir.
La última gran campanya constructiva data de la segona meitat del segle XVI.Com que els monjos passen a viure en celles individuals, es construeix el claustre superior i la seva escala daccés, així com la llotja occidental. La nova obra amplia els espais claustrals de manera considerable i comporta alguns canvis en la funció dels edificis preexistents. És la modificació més important de lantic monestir romànic. També data daquests moments lampliació de la muralla pel costat sud, que tanca els horts dels monjos. En els segles XVII i XVIII es fan reformes importants a linterior de la base del campanar i a la nau sud de lesglésia. Aquesta es compartimenta i en resultaran tres capelles, les quals rebran una rica decoració barroca.
Acabada lèpoca de les grans ampliacions, el monestir es transforma interiorment. Samplia el recinte murallat, i es construeixen el claustre superior i les cases de monjos i pabordes dins el perímetre de les muralles dels segle XIV. La reordenació interna, obliga a la construcció de la llotja d'accés al claustre.
