L’histoire de Grandchamp se confond avec celle de l’abbaye des Prémontrés fondée dans la localité vers le milieu du XIIe siècle.
Le village est mentionné pour la première fois en 1178, lors d’une donation faite à l’abbaye par Simon d’Anet. Le monastère est établi en premier lieu à Curé ou Curet, hameau assez proche de Grandchamp.
En 1217, Renaud, évêque de Chartes, donne au curé de Grandchamp, à Curet, siège de la paroisse, des dîmes sur des terres nouvellement mises en valeur dans cette paroisse. Grandchamp n’est pas nommé dans le pouillé de Chartres au XIIIe siècle, et seule la paroisse de Curet, qui compte alors trois familles, est mentionnée.
En 1570, plusieurs quartiers de terre appartenant au monastère sont aliénés par ordre du roi et achetés par Pierre de Bourdonné.
L’abbaye de Grandchamp, brûlée par les calvinistes en 1585 et reconstruite aussitôt, est encore la proie des flammes en 1680, en raison d’un accident. Rebâti sur ses anciennes fondations, ce monastère perd peu à peu de son importance. Il est vendu comme bien national pendant la Révolution.
Trois siècles plus tard, un château est édifié à l’emplacement des bâtiments conventuels. L’ancienne église abbatiale, qui sert pendant longtemps d’église paroissiale, fait désormais partie d’un domaine privé.