Le 27 janvier 1537, les Bernois sécularisent le monastère de Romainmôtier. Affectée au culte réformé, l’église subit des déprédations et des transformations. Les douze derniers moines doivent choisir : se convertir ou s’exiler.
La Maison du Prieur devient le château du baillage bernois (1537-1798). Les autres bâtiments sont loués, vendus voire transformés en caves ou greniers. Romainmôtier est le chef-lieu d’un baillage très rentable, de fait de ses droits seigneuriaux et du volume de sa dîme. En 1798, suite à la révolution vaudoise, son territoire est divisé entre les districts d’Orbe, de Cossonay, de la Vallée de Joux, d’Aubonne et de Rolle. C’est pour célébrer la fin du joug bernois qu’un tilleul, aujourd’hui majestueux, aurait été planté derrière l’église.