Le site archéologique de l'abbaye cistercienne de filles de Fontenelle a été mis au jour en 1977, lors de travaux d'élargissement de l'Escaut. Après une fouille méthodique, les substructions ont été conservées en l'état par les soins de l'A.S.P.M., à l'intérieur d'un parc accessible au public.

A l'origine, en 1212, regroupées sur les pentes du Mont Jovis où la tradition situe l'apparition, 200 ans plus tôt, de la Vierge du St Cordon, patronne de Valenciennes, de pieuses femmes issues de la noblesse locale, décident de vivre en communauté. Deux ans plus tard, elles aménagent une chapelle et des bâtiments près de l'Escaut et en 1218, avec l'appui de l'abbé de Cambron, elles obtiennent d'être incorporées à l'Ordre de Cîteaux, filiation de Clairvaux, ce qui sera confirmé définitivement en 1228.

Avec la protection des comtes de Hainaut, les dons, legs, rentes affluent et dès la fin du XIIIe siècle, l'abbaye s'est constitué un patrimoine terrien de près de 900 ha.

Sa renommée est à l'apogée en 1337, quand la comtesse Jeanne de Valois, sœur du roi de France Philippe VI et veuve de Guillaume 1er de Hainaut, s'y retire, bientôt suivi de ses filles et petite fille. Leurs dons permettent l'agrandissement de l'église et son embellissement. C'est de Fontenelle que Jeanne de Valois, mère, sœur et parente des rois et princes d'Occident, devait arbitrer un premier conflit et retarder quelque temps la guerre de Cent-Ans, par la paix de Tournai (1340). Peu épargnée pendant cette période, l'abbaye est de nouveau incendiée, deux siècles plus tard, en 1566 par les calvinistes iconoclastes, maîtres de Valenciennes.

Abandonnée pendant près de 30 ans, et malgré l'exemple de fermeté donné par l'abbesse Louise de Barbaize, à qui l'on doit en 1612, une reconstruction partielle, Fontenelle ne devait plus retrouver aux XVIIIe et XVIIIe siècles, tant en raison des dégâts matériels que du relâchement de l'austérité monacale, son éclat antérieur et c'est une abbaye déclinante qui est abandonnée définitivement en 1792, après les lois révolutionnaires sur les ordres religieux et vendue comme bien national.

Comme pour de nombreuses abbayes rurales, l'abandon définitif des bâtiments conventuels par les religieux dès 1792, puis la vente comme bien national, précédée ou suivie de leur utilisation agricole, industrielle, voire militaire, devait être fatal à l'ensemble abbatial de Fontenelle.

Rachetée par un bourgeois de Valenciennes, elle fut livrée aux démolisseurs dès 1816 et en 1835 servait encore de carrière, jusqu'aux fondations des murs, avant d'être recouverte de terre et complètement nivelée. Seul a persisté jusqu'en 1956 un chambranle de pierre de la porte donnant accès au ponceau sur le bas de l'Escaut, témoin insuffisant pour assurer de l'emplacement exact de l'abbaye, que seul le raclage du sol pour l'édification de bassins de décantation le long de l'Escaut a permis de retrouver, en 1977.

La fouille archéologique a révélé de nombreux "murs-fantômes", des amas de tuiles et d'ardoises, des traces d'incendie et des bouleversements des niveaux qui n'ont pas permis une identification et une limitation précises des bâtiments conventuels.

Seule l'église abbatiale paraissait préservée et on a pu, à partir des différentes structures retrouvées en place : piliers, collatéraux, chœur des dames, autels primitifs et secondaires, grand autel, caveaux des princesses de Valois, lames funéraires, en reconstituer l'architecture vraisemblable avec ses principales étapes : période initiale de 1218 et 1340 ; période initiale de 1218 à 1340 ; période d'extension maxima de 1340 à 1566 ; reconstruction réduite de 1612 à 1792.

C'est dans l'église que de nombreux pavements de terre cuite ont été retrouvés qui forment l'essentiel de la collection des carreaux de Fontenelle présentée au Musée des Beaux-Arts de Valenciennes tandis qu'une partie d'entre eux reste sur place comme on le verra.