Depuis sa fondation, jusqu'au XVI siècle, cette abbaye fut toujours gouvernée par des abbés réguliers. Depuis l'an 1539, elle n'eut plus que des abbés commendataires. Vers cette époque on n'y reçut plus de novices. Cette circonstance et les pertes qu'éprouva l'abbaye pendant les guerres calvinistes diminuèrent encore le nombre de ses religieux qui, à la fin, ne fut plus que de 5 ou 6 .
On n'a conservé aucune idée de l'église bâtie par les religieux du Petit Citeaux en 1121. On sait seulement qu'elle n'était ni vaste ni somptueuse. A la fin du XII siècle on prit des dispositions pour en bâtir une autre sur l'emplacement même de la première. Les principales pierres qui servirent à cette construction sortirent d'une carrière appartenant à l'abbaye de Vendôme au lieu appelé La Chappe. Cette église fut terminée vers 1230. Elle était grande et belle. Elle avait une tour ronde avec escalier en spirale, des formes colossales et égyptiennes.
Parmi les personnes distinguées qui y furent enterrées, on cite notamment Geoffroy V, vicomte de Châteaudun et Adeline son épouse en 1207.
Dans le XV siècle, les soldats Huguenots exercèrent sur cet édifice grandiose des dévastations telles qu'il tomba en ruines. On fut forcé de l'abandonner.
On destina alors le grand réfectoire qui avait 90 pieds de long sur 40 de large, à la célébration de l'office divin et en 1664 on refit les lambris de ce bâtiment. On éleva sur son comble un petit clocher dans lequel l'horloge de la communauté et une seule cloche d'un poids peu considérable furent placés.
Cette nouvelle église fut divisée en deux parties dont l'une forme la nef et l'autre le chœur et elle fut convenablement ornée. Elle fut dédiée à Dieu sous l'invocation de la Vierge. Monsieur Claude Blampignon était alors abbé commanditaire. Cette dédicace eut lieu le 17 septembre 1711.
Maison abbatiale
Ce bâtiment était situé dans l'enceinte de l'abbaye du coté sud-ouest et n'avait aucune communication avec la maison conventuelle. Il en était séparé par la nouvelle église et un jardin qui, dans les premiers temps, était spécialement destiné à la culture des asperges et appelé l'asperger.
La pleine maçonnerie de la maison abbatiale consistait plutôt en briques bien liées. Cependant les encoignures, portes et croisées consistaient en huisseries taillées à l'aide de pierres blanches de Bourré. Les fenêtres étaient garnies de l'extérieur de barreaux de fer et les ventaux des croisées l'étaient en vitraux plombés. La toiture était de tuiles. L'intérieur avait subi des changements. H était distribué et orné d'après les goûts de l'époque moderne. Cette maison était logeable et commode.
La maison abbatiale fut le premier bâtiment qui disparut du sol. Indépendamment des spoliations des Anglais sur les trésors de l'église, les religieux du Petit Citeaux eurent à souffrir par la suite des plus déplorables excès des protestants.
La maison conventionnelle fut pillée et dévastée par leurs soldats qui n'avaient pas d'autres moyen de subsister.
Obligés de fuir pour éviter d'indignes traitements, même la mort, les religieux cachèrent dans la maison de Jacques de Varennes, seigneur de Chavigny, domicilié à La Colombe, les principaux titre de l'abbaye. Pendant 10 ans ce gentilhomme conserva ce dépôt d'autant plus sûrement qu'il professait lui-même le protestantisme et que sa maison fut exempte des intrusions de la soldatesque. Un acte du 19 juin constate ce fait : les dégradations subies par la maison conventuelle précipitèrent sa ruine.
En 1701, on éleva à sa place celle qui naguère subsistait encore. Ce bâtiment avait deux étages, y compris le rez-de-chaussée. La façade qui regardait le nord s'étendait sur 192 pieds (64 mètres) sur 40 pieds d'élévation (13,33 mètres) depuis le glacis jusqu'à l'entablement. Le comble coupé à ses deux extrémités s'élevait à 24 pieds (8 mètres) à partir de l'entablement et était couvert de tuiles. L'élévation totale était de 64 pieds. Au milieu du bâtiment se présentait un avant-corps peu saillant de 36 pieds de face surmonté d'un fronton décoré des armes de l'abbaye, parfaitement sculptées. A chaque étage, la façade avait 15 fenêtres bien proportionnées y compris la principale ouverture du rez-de-chaussée qui était la porte d'entrée de ce beau corps de logis.
Ce bâtiment fort bien combiné présentait dans l'intérieur de longs corridors avec un très bel escalier de pierre pour monter à l'étage couvrant le rez-de-chaussée. Les appartements principaux et leurs cellules tenaient plutôt, dans leur décoration, de la sévérité religieuse que de l'élégance mondaine. Dans l'une des salles était une bibliothèque assez considérable composée d'ouvrages concernant l'histoire sacrée et profane et de ce qui à trait aux connaissances humaines. Ces livres étaient destinés à cultiver les lettres, les sciences exactes et à se fortifier dans la morale et la vertu évangélique.
La maison conventuelle communiquait intérieurement au sud-ouest avec l'église et au nord avec une très belle et vaste cour bien dessinée en compartiments et carrés de gazon qui étaient entourés de plates-bandes bien plantées et formant le demi-cercle. Au milieu de cette cour et devant la façade de la maison s'alignait une grande allée plantée à droite et à gauche d'ifs vigoureux élégamment taillés. Cette allée, en passant sur une très belle et solide arche de pierres, franchissait un réservoir ou canal et une très grande porte à deux ventaux liés à droite et à gauche par une grille de fer d'une exécution parfaite que garantissaient à l'extérieur et de chaque côté où est la forêt, de larges et profonds saut-de-loup.
Cette allée enfin prenait, dans un même alignement, la route dite de La Brosse, traversait dans la direction nord-est un des grands massifs forestier du bois nommé Bois de Citeaux. Elle débouchait dans la campagne entre La Brosse et La Colombe . La maison conventuelle avait au nord-ouest et au nord-est et d'une seule continuité, la grande cour, les bâtiments propres à l'exploitation d'une basse-cour ainsi que ceux nécessaires au logement de celui qui avait la direction des cultures, du vaste potager et fruitier et de quelques enclos très bien plantés.
L'anéantissement des ordres monastiques en France lors de la révolution fut, pour Le Petit Citeaux, une époque de désastres incessants. Aucune des secousses précédentes dans les siècles passés ne fut plus terrible que celle qui le bouleversa entièrement au XVIII et XIX siècle. L'abbé commendataire d'alors, Pierre Joseph de Crémaux d'Entragues, le prieur Dom Marcel Guillaume de Maublanc et les religieux, avec l'information de la suppression de leur ordre (Loi du 13 février 1790) reçurent l'injonction de quitter leur monastère dans un court délai, avec la liberté de se retirer en France où bon leur semblerait, d'emporter avec eux leurs vêtements, quelques meubles garnissant leurs cellules.
Aussitôt, l'opposition des scellés eut lieu sur tout le reste des mobiliers de l'église et de la sacristie, d'après une loi de confiscation au nom de la Nation Française. Ensuite, et dans un laps de temps très rapproché, on transféra au directoire du distric de Mer les vases sacrés, les linges et ornements sacerdotaux et généralement tout ce qui servait au culte catholique afin d'être convertis en matière monétaire pour les besoins de l'état. Les livres et autres objets de la bibliothèque avec tout ce qui concourait à la formation du chartier et les archives du Petit Citeaux furent également transférés à Mer pour y subir certains tris des autorités d'alors, c'est à dire pour y choisir tout ce qui traitait du temporel et du matériel et anéantir tout ce qui traitait de la religion et qui portait la nuance féodale. Peu importait alors les documents de l'histoire locale.
Extraits de l'histoire de Marchenoir par Péan et Rousseau
Nous savons que cette bâtisse était couramment appelée « château ». Suite à la Révolution, plusieurs propriétaires se succédèrent, jusqu’aux années 1818-1819 où il fut démoli. Une partie des matériaux fut vendue à Duchon, un charpentier d’Autainville, le reste des bâtiments détruits servit à alimenter un four à chaux sur le site même.
Il ne reste plus aujourd’hui que le bâtiment principal de la basse-cour (ou bâtiment du fermier), et la maison actuelle qui servait il y a bien longtemps de lieu d'accueil des visiteurs, puis par la suite de demeure du jardinier.
Quelques effondrements de terrain dans les terres agricoles voisines font penser que de multiples souterrains devaient rejoindre l’église d’Autainville, mais aussi l’ancien fief de la Brosse par exemple.