Das genaue Datum und die Umstände der Gründung des Klosters sind unbekannt. Die Mönche glauben, dass das Kloster nicht später als im 14. Jahrhundert gegründet wurde. Laut der Überlieferung fand eine fromme Bäuerin ein kleines Ikone des heiligen Nikolaus von Myra am Fluss Schachma, der früher Shartoma genannt wurde, und bald darauf wurde in der Nähe das Kloster des heiligen Nikolaus gegründet. Nach einer anderen Version wurde das Kloster von Mönchen gegründet, die nach der mongolischen Invasion aus Susdal geflohen waren. Die erste dokumentarische Erwähnung des Klosters findet sich in einer geistlichen Urkunde aus dem Jahr 1425, die vom Archimandriten des Shartomski-Klosters Konon unterzeichnet wurde. In diesem Dokument überträgt die Fürstin Maria einen Teil ihrer Ländereien an das Spaso-Evfimiev-Kloster in Susdal und das Shartomski-Kloster. Die geschenkten Ländereien und die Anwesenheit eines Archimandriten zeugen von dem erheblichen Einfluss des Klosters zu dieser Zeit. Im Jahr 1506 gewährte der Großfürst Wassili III. dem Kloster ein unbestraftes Privileg, und im Jahr 1553 übertrug Zar Iwan IV. dem Kloster Dörfer aus dem Besitz der Fürsten Gorbaty, was das Wachstum seiner Bedeutung unterstreicht. Das 17. Jahrhundert war weniger günstig: Während der Wirren litt das Kloster stark unter polnisch-litauischen Überfällen.

Im Jahr 1624 wurde das Kloster erneut von Räubern angegriffen, die mehrere Mönche töteten und den Schatz raubten. Im Jahr 1645 brannte das Kloster unter Archimandrit Joasaf vollständig durch einen Blitzeinschlag nieder. Nach dem Brand begann man, das Kloster an einem neuen Ort, näher zur Mündung der Molokhta, aus Stein wieder aufzubauen. Das erste steinerne Gebäude wurde die Nikolauskirche.

Im Laufe der Zeit verlor das Kloster an Bedeutung. Die Säkularisationsreform von 1764 traf sein materielles Wohlstand hart: Bedeutende Besitztümer wurden enteignet, und den dem Kloster unterstehenden Klöstern, wie dem Schuysker Dreifaltigkeitskloster und anderen, wurde die Schließung oder Umwandlung in Pfarrkirchen auferlegt. Das Kloster wurde zu einem drittklassigen Kloster mit 12 Mönchen, das von Igumen verwaltet wurde. Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts fand jährlich an den Mauern des Klosters die Nikolausmesse statt, die Händler aus den umliegenden Regionen anzog. Im 18. Jahrhundert wurde das Kloster von den Adligen des Schuysker Kreises und von Kaufleuten aus Jaroslawl, Rostow dem Großen, Kineshma und Shuya unterstützt. Im 19. Jahrhundert, mit dem Aufkommen der Eisenbahn, verloren die Messen an Bedeutung, was sich negativ auf den Wohlstand des Klosters auswirkte. Ende des 19. Jahrhunderts hatte das Kloster finanzielle Schwierigkeiten und wandte sich mehrfach um Hilfe an den Heiligen Synod und Wohltäter. Trotz der Unterstützung von Fabrikanten aus Shuya und Ivanovo-Voznesensk, die den Strom von Reisenden ablenkten, wurde das Kloster allmählich ärmer. In den 1920er Jahren wurde das Kloster geschlossen, die Zellen wurden zu Wohnräumen für die Bewohner des Dorfes Wwedenje, die von einem Brand betroffen waren, und die Kirchengebäude wurden bis Anfang der 1980er Jahre als Lager für den örtlichen Kolchos genutzt. Im Jahr 1960 wurde der Komplex des Nikolo-Shartomski-Klosters als Denkmal der Kultarchitektur unter staatlichen Schutz gestellt. Im Herbst 1990 wurde das Kloster an die Russische Orthodoxe Kirche zurückgegeben. Zu diesem Zeitpunkt waren einige Gebäude bereits in Ruinen. Die Restaurierung begann in den 1980er Jahren und dauert bis heute mit der Beteiligung der Klosterbrüder an.

Mit mehr als 100 Bewohnern ist es eines der größten Männerklöster in Russland. Das Kloster beschäftigt sich mit Bau- und Landwirtschaft sowie mit geistlicher und aufklärerischer Tätigkeit. Täglich finden Gottesdienste nach der Klosterordnung statt. Im Jahr 2012 wurde hier die Diözesanverwaltung der neu gegründeten Schuysker Diözese untergebracht.

Mehrere Kirchen in Ivanovo, Shuya, Jurjewetz und im Dorf Palech sind Filialen des Nikolo-Shartomski-Klosters. In Ivanovo wurde ein Kinderheim für Jungen eingerichtet. In den Filialen wird geistliche und aufklärerische Arbeit geleistet und es werden außerordentliche Gespräche geführt.