Nonantola a des origines romaines lointaines, mais elle doit sa fortune aux Lombards, qui fondèrent ici l'abbaye S. Silvestro en 752 après J.-C. Plus précisément, c'est saint Anselme, duc lombard du Frioul, qui décida de construire sur la colonie romaine de Nonantula un monastère « jumeau » de celui qu'il venait de fonder à Fanano. Anselme agissait pour le compte du roi lombard Astolfo, son parent, qui visait à créer un lien stable entre les terres lombardes du Nord-Est et celles du Sud, en contournant les possessions des Byzantins. Ce n'est pas un hasard si les deux monastères fondés par Anselme se trouvent sur la route du col de la Croce Arcana, un col des Apennins d'une importance stratégique. C'est ainsi qu'est née la voie de communication que nous appelons aujourd'hui Via Romea Nonantolana Longobarda.
Grâce à la protection royale et à l'habileté d'Anselme lui-même, qui l'a choisie comme résidence, l'abbaye de Nonantola s'est rapidement imposée comme l'une des plus puissantes d'Italie du Nord et est devenue un centre culturel de premier plan, avec son propre scriptorium. Elle consolida son prestige en se dotant d'importantes reliques, sur toutes les dépouilles de saint Sylvestre pape et l'insigne relique de la Croix, et en devenant un lieu de repos des cortèges pontificaux à l'occasion des voyages des pontifes.
Au Moyen Âge, elle a favorisé la remise en état de la plaine de Modène, arrivant à gouverner environ 400 kilomètres carrés de dépendances, entre pâturages, terres cultivées et vignobles, rivières et vallées de pêche. La basilique abbatiale, dédiée à saint Sylvestre, présente des formes romanes lombardes datant du XIe siècle, bien visibles dans la zone absidale. La façade a été reconstruite, mais le portail est original, avec une lunette sculptée par des artistes de l'entourage de Wiligelmo. Sous le presbytère, qui est surélevé, s'ouvre une vaste crypte avec 64 colonnes et chapiteaux des VIIIe-XIIe siècles. Sur le maître-autel se trouve l'arche de Saint-Sylvestre.
Sur le côté sud de la basilique se trouve le monastère, avec des fresques des XIe et XIIe siècles dans le réfectoire et une cour du XVe siècle avec une double loggia du XVe siècle. Le complexe abrite le musée bénédictin et diocésain d'art sacré et les archives de l'abbaye, avec des milliers de parchemins et de documents datant d'avant l'an Mille.