Le prieuré, de l'ordre de Saint Benoît, aurait été fondé par Letbalde ou Liébaud, chevalier, qui en fit don à l'abbaye de Saint-Bénigne en 1006, confirmation établie la même année par une charte de Robert, roi de France. En 1746, une information indique que le prieuré est possédé "par des titulaires en commende et non résidans, sans qu'on y ait vu jamais aucuns religieux", que les bâtiments sont vastes mais en très mauvais état, que les biens et revenus consistent en terre, ouvrées de vigne, prés, bois..., en un "moulin et une thuilerie avec sa halle..." (A.D. 71, H 224, 227). Le 23 mars 1747, François de Madot, évêque de Chalon, supprima le titre du prieuré de Palleau pour l'unir à l'église cathédrale Saint-Etienne de Dijon. L'édifice fut complètement remanié au cours des siècles. L'étroit bâtiment situé au fond de la cour et donnant sur le cimetière, pourrait dater du 17e siècle, les autres datent essentiellement du 18e siècle.