До основания монастыря на острове существовала православная Нятина пустынь. Монастырь был основан в 1520 году карельским святым Ионой, сыном новгородского посадника Ивана Климентьева. При Ионе были построены деревянные Никольский и Троицкий храмы, однако он не стал настоятелем, а остался простым монахом. Иона скончался в 1534 году и был похоронен у стен храма святителя Николая.

В 1613 и 1614 годах монастырь пострадал от шведских набегов. До 1664 года настоятели были игуменами, а затем, строителями. В 1709 году Никольский храм сгорел, а в 1712 году был заново отстроен Троицкий храм. В 1714 году была возведена Сретенская церковь, которая в 1843 году была перестроена и освящена во имя Святителя и Чудотворца Николая. На средства императрицы Елизаветы была построена каменная церковь во имя Святых праведных Захария и Елизаветы, которая была вновь освящена после ремонта в 1840 году. В этой церкви находилась гробница Ионы Клименецкого.

С 1764 года монастырь стал заштатным, а в 1769 году был упразднён. С марта 1772 года церкви монастыря перешли в ведение Сенногубского прихода. В 1833 году монастырь был восстановлен первым епископом Олонецким и Петрозаводским Игнатием, который передал его в подчинение управляющему Олонецким архиерейским домом Ионы. Игнатий пожертвовал часть своего имущества монастырю и написал очерк по его истории.

В 1853 году, по проекту и под руководством олонецкого губернского архитектора В. В. Тухтарова, были проведены работы по восстановлению зданий монастыря. 23 апреля 1860 года монастырь получил самостоятельность. В 1876 году при монастыре открылась спасательная станция, которую возглавил настоятель. В 1884 году монастырь посетил великий князь Владимир Александрович. Он стал местом паломничества для богомольцев из Петрозаводска.

В 1901 году по инициативе благочинного, архимандрита Варнавы, была открыта школа грамоты, которая в 1902 году была преобразована в церковно-приходскую школу. В 1903 году её покровителем стал великий князь Константин Константинович. 5 апреля 1902 года монастырь пострадал от пожара. В 1905 году была освящена деревянная церковь во имя преподобного Ионы Клименецкого. В 1906 году монастырь стал женским. Во время Первой мировой войны монахини сотрудничали с Общероссийским союзом помощи больным и раненым воинам.

Страховая опись 1913 года включала 27 строений на территории монастыря, храм Захария и Елизаветы, колокольню, церковь Ионы Клименецкого, четырехугольную часовню, башню, кельи в юго-восточном углу ограды, новый двухэтажный братский корпус на каменном фундаменте, двухэтажный малый братский корпус, деревянную трапезную, домик, келью, погреб, яму и ледник.

В 1920 году постройки монастыря были переданы местному совхозу, а затем использовались для мастерских дома инвалидов и пионерского лагеря. В 2015 году был создан приход храма праведных Захарии и Елисаветы Клименецкого монастыря. Настоятелем стал игумен Александр Марченко, который с 2000 по 2015 год был наместником Кемского Благовещенского мужского монастыря. В мае 2016 года в возрождающийся Клименецкий монастырь вернулись первые монахи и начались строительно-восстановительные работы. Для организации подворья монастыря митрополитом Петрозаводским и Карельским Константином был передан дом, в котором жил митрополит Мануил Павлов.

3 сентября 2017 года митрополит Константин освятил построенный на старом фундаменте храм во имя святителя Николая Чудотворца.