Voulant lutter contre l’hérésie protestante, non par les armes mais par la prière, Charles Ier de Bourbon, cardinal et archevêque de Rouen, et oncle du futur Henri IV, fonda la chartreuse de Bourbon-lez-Gaillon, sous l’invocation de Notre-Dame-de-Bonne-Espérance, en 1571, fondation confirmée en 1594 par le cardinal Charles II de Bourbon. Pour des raisons pratiques, elle fut construite en bord de Seine, à proximité du château de Gaillon. Les plans furent confiés à l'architecte Pierre Marchand qui adopta une architecture sobre, de style toscan, excluant tout ornement.
Rondement menés, les travaux de l’église furent achevés en moins de deux ans. Néanmoins, elle ne semble avoir été consacrée avant 1652 à l’époque où l’abbaye apparaît comme avoir été terminée, au milieu du 17ème siècle.
Dès sa création, le cardinal demanda à l’ordre des Chartreux d’occuper les lieux.
Solitaire dans la vallée, édifiée dans un grand parc de 60 hectares clos de hauts murs, bénéficiant de la fraîcheur de la Seine, dans un cadre verdoyant, l’abbaye se révéla comme une véritable oasis sur laquelle on ne tarissait pas d’éloges. C’était, disait-on, la plus belle et la plus riche chartreuse du royaume.