Odenses næstældste kloster lå på Nonnebakken i byens sydlige udkant. Der var tale om et benediktinsk nonnekloster, der synes stiftet i fællesskab af kong Valdemar den Store og biskop Simon af Odense engang i perioden 1157‑80. Uvist hvorfor blev det omkring år 1200 besluttet at flytte nonnerne 3‑4 km sydpå til Dalum, hvor et nyt firfløjet kloster opførtes.
Nonnerne i Dalum kom i overvejende grad fra den fynske adel og den bedre borgerstand. Deres familier berigede klosteret med et efterhånden betydeligt jordegods fordelt over Fyn, Ærø, Langeland og Lolland, hvilket nonnerne ofte måtte kæmpe med forsmåede arvinger om på tinge. Der kendes adskillige beretninger om et utugtigt levned på nonneklostrene i både Odense og Dalum, men nogen reelle belæg herfor haves ikke.
Efter Reformationen kom Dalum Kloster under kongelig administration, og da den sidste nonne døde i 1580, fortsatte det gamle kloster som ordinær herregård. I en periode under privat ejerskab i 1600-tallet skiftede stedet navn til Christiansdal, men da den katolske Sankt Hedvigorden overtog residensen i 1906, blev det gamle klosternavn genoptaget. De nordvestlige fløje af det nuværende anlæg er formentlig rester af nonneklosteret.
Den bevarede kirke i Dalum var viet til Vor Frue, og den var kirke for både nonneklosteret og sognet. Den opførtes af tegl omkring 1200-tallets midte og bestod af et ret afsluttet kor og to korsarme samt et skib på to fag. I skibet ses sporene efter vinduer i to etager, som afslører, at der formentlig har været et pulpitur, hvorfra nonnerne kunne overvære gudstjenesten og få adgang til det lukkede kor uden kontakt med sognets menighed, som benyttede den underste etage. Efter Reformationen blev selve klosteranlægget nedbrudt, mens økonomibygningerne blev omdannet til herregård og kongeligt len.
Kirken blev omdannet til sognekirke, men forfaldt i løbet af de følgende århundreder. Under en restaurering af kirken 1926-29 blev søndre korsarm og vesttårnet rekonstrueret. Herregården blev i 1906 købt og omdannet til et nonnekonvent.
