История создания монастыря такова. Епископ Прохор, возвращаясь по Волге в Ярославль из Белозерья, 7 августа 1314 года вместе с бывшими при нем священниками остановился ночевать на правом берегу Волги в 8 верстах от Ярославля. В полночь он увидел на противоположном берегу сияющий огненный столп и мост к нему. Утром 8 августа там была обретена икона Пресвятой Богородицы. На этом месте святитель начал строить церковь. К полудню она была построена, к вечеру владыка Прохор освятил ее во имя Введения во храм Пресвятой Богородицы. В церковь был внесен образ Божией Матери, названный «Толгским» по небольшой протекающей рядом речке Толге. Тогда же было установлено празднование явления Богородицы — в восьмой день августа. В тот же день было получено благословение на создание монастыря.
В начале XV века здесь произошел пожар. Сгорели кельи, ограда, пламя мгновенно объяло и церковь. Спасти из церковной утвари ничего не удалось. Но когда огонь потух, святую икону обрели вне монастыря, в лесу, совершенно невредимую и сияющую светом. Обитель не прекратила своего существования, что случалось после пожаров со многими другими.
В 1553 году монастырь посетил царь Иоанн Васильевич Грозный. Поводом к посещению было путешествие царя на богомолье в Кирилло-Белозерский монастырь по случаю болезни ног. На обратном пути царь остановился у Толги. Он много молился перед чудотворной иконой Пресвятой Богородицы. По летописям, его ноги после этого окрепли, он смог встать с кресла, на котором его носили. Царь одарил монастырь щедрой милостыней, повелев построить каменный храм, который был впоследствии возведен при игумене Феодосии.
В Смутное время Толгская обитель была полностью разорена, но чудотворная икона уцелела. 1612 год отмечен в летописи монастыря древнейшим из известных крестных ходов с Толгской иконой Богородицы в Ярославль, назначенный тогда сборным пунктом для народных ополчений, собиравшихся для спасения Москвы и Русского государства.
Бурный расцвет обители в последней четверти XVII века связан с именем игумена Гордиана, при котором была завершена постройка святых монастырских врат и возведена величественная Введенская соборная церковь на месте древней маловместительной и уже обветшавшей. Игумен Гордиан скончался в 1700 году и погребен при северо-западной стене алтаря сооруженного им соборного монастырского храма. Под соборным храмом находится также усыпальница почетных граждан города, которые при жизни своей вносили пожертвования в святую обитель, а также представителей знаменитых родов: Голицыных, Вяземских, Троекуровых, Мельгуновых и других.
В XVIII — нач. XX века обитель не раз посещали члены царской семьи. В 1763 году здесь была императрица Екатерина Великая, в 1913 году Толгский монастырь посетил император Николай II вместе со своим семейством.
В 1928 году монастырь был закрыт. В 1932 году рядом с монастырем началось строительство плотины будущей ГЭС. Монастырь был полностью выселен. Его выбрали в качестве опорного пункта для организации управления строительством, так как в те годы вокруг были только деревни, поля и леса. Сюда стали прибывать специалисты гидротехнических работ. Многие из них привозили с собой свои семьи, заселившие кельи. На территории монастыря проводили технические эксперименты, которые показали недопустимость строительства плотины в этом месте, проект был перенесен выше по Волге в район Рыбинска.
Возрождение началось в 1987 году. В сентябре 1988 года Толгский монастырь был передан верующим. По решению Святейшего Патриарха Пимена и Священного Синода на территории монастыря была учреждена первая за многие десятилетия и на тот момент единственная в России женская обитель (после 1917 года на территории РСФСР были постепенно закрыты все православные женские монастыри).