I tidlig middelalder donerede kongemagten og Odensebispen et betydeligt jordegods, så der kunne oprettes et cisterciensermunkekonvent, Holme Kloster, i det skovrige område på Sydfyn. I flere hundrede år var Holme Kloster det eneste kloster i området, men mod slutningen af middelalderen havde også mindre fynske byer som Faaborg fået en størrelse og karakter, så et hospitalskloster inden for helligåndsordenen kunne etablere sig i byen.
Holme Kloster blev grundlagt i 1172 af cisterciensermunke fra Herrevad Kloster i Skåne. Det blev anlagt på en lille holm imellem Silkeå og en sø, hvilket både afledte dets danske navn og det mere poetiske navn på latin, Insula Dei, »Guds ø«. Klosterets primære stiftere har formentlig været biskop Simon af Odense og kong Valdemar den Store, hvor sidstnævnte menes at have givet en del af sit krongods omkring Arreskov til formålet. Som ved alle cistercienserklostre gjorde munkene i Holme god brug af de lokale vandressourcer, bl.a. til anlæg af karpedamme. Der blev endvidere opbygget et ganske anseeligt jordegods, bl.a. gennem gaver fra de slesvigske hertuger, og ved middelalderens slutning ejede klosteret 114 fæstegårde og ti større avlsgårde.
Ved Reformationen i 1536 blev Holme Kloster overtaget af kronen, der i første omgang lod det pantsætte til den adelige Clemens von der Wischi 1538, dog mod at han skulle sørge for de tilbageværende munkes underhold. Munkene nævnes ikke, da pantet gik videre i 1539, men den sidste abbed boede i et hus ved klosterets ladegård endnu i begyndelsen af 1550’erne. I 1567 blev det tidligere kloster solgt til Henrik Rantzau, der som slægtens nye stamgård lod det omdøbe til Rantzausholm. I 1672 skiftede herregården navn til det nuværende Brahetrolleborg, da Birgitte Trolle, enke efter Manderup Brahe, fik gjort det til hovedsæde i et nydannet baroni af samme navn. Rester af klosteret er endnu bevaret i alle tre fløje af herregården. Den gamle klosterkirke blev i 1555 gjort til sognekirke for de ved samme lejlighed sammenlagte middelaldersogne Fleninge og Hågerup.
Kirken har en meget kompliceret bygningshistorie og er i dag præget af en hårdhændet restaurering i 1860’erne. Kirken synes dog at være planlagt som en stor, treskibet basilika med tværskib og ret korgavl, som det var typisk for cistercienserordenens kirker. Omkring 1250 kom kirkens østparti under tag, men kort efter opgav munkene planerne om et stort tværskib. I stedet søgte de at fuldføre et knap så ambitiøst byggeri af en langhuskirke, som først afsluttedes i senmiddelalderen efter mange ændringer undervejs. Årsagerne til klosterets besværligheder med at fuldføre kirken kendes ikke. Det realiserede projekt må have været den mindste cistercienserkirke i Skandinavien.
Klosterets øst-, syd- og dele af vestfløjen indgår i den nuværende herregård og udstikker rammerne for en forholdsvis beskeden klostergård på ca. 20 x 30 m. De hvælvede rum i underetagen af østfløjen var formentlig sakristi og kapitelsal i klostertiden, mens munkenes sovesal, dormitoriet, lå i overetagen. Der må have indgået andre bygninger i klosteret, men herom vides intet. Vest for klosteret lå i nyere tid en vandmølle, mens ladegård og store fiskedamme lå mod øst. Også disse forhold går måske tilbage til klosterets tid.
