La primera notícia que hom té del lloc de palera és en un testament del comte bisbe Miró Bonfill, del 979. El 1075, un altre document ja esmenta l’església del Sant Sepulcre. El 1085 fou consagrat un nou temple amb l’assistència de diversos bisbes i l’abat de Santa Maria de la Grassa, això fa pensar que l’any 1075, quan s’esmentava l’església, aquesta devia estar en construcció, o bé es va edificar de nou entre aquests anys.
La construcció d’aquella església va estar patrocinada pels senyors de palera, Arnau Gonfred i la seva esposa Bruneguida, els quals el 1107 van lliurar-la a l’abadia de la Grassa, que li va instituir un priorat depenent d’aquella casa occitana. Aquesta donació fou confirmada el 1119 pel papa Gelasi II.
Gràcies a les indulgències atorgades al priorat, aquest va esdevenir un centre de devoció popular i de pelegrinatge.
En algun moment indeterminat del segle XVI aquesta casa es va desvincular de l’abadia de la Grassa, hom sap que el 1558 el prior de Palera era monjo de Sant Esteve de Banyoles. Al segle XVIII consta que el lloc es trobava en mal estat de conservació i s’hi van haver de fer obres, a finals del mateix segle patir els efectes d’una ocupació de l’exèrcit francès. A partir del 1816 va passar a dependre de Sant Pere de Besalú; el priorat es va mantenir com a tal fins el 1835. L’església es va restaurar durant la segona meitat del segle XX.
