Муезерский монастырь был основан в середине XVI века монахом Кассианом Муезерским с Соловков. Хотя точные даты его жизни и канонизации неизвестны, он включён в Собор Новгородских святых.

При монастыре находилась церковь в честь Живоначальной Троицы, которая не сохранилась. В 1602 году была возведена тёплая Никольская деревянная церковь, имеющая форму продолговатого квадрата с двухскатной крышей на паперти и алтаре, одноглавая со шпилем.

Также в монастыре была колокольня и клетская часовня Спаса Нерукотворного, где находились деревянные кресты: четырёхметровый, изготовленный старцем Алексеем в 1672 году, и трёхметровый. В алтаре Никольской церкви стоял крест с надписью: «поставил сий крест первоначальной старец инок Генадей лета 1573 августа в 11 день». В начале 1960-х годов этот крест был вывезен в Ленинград экспедицией Русского музея.

В 1580 году монастырь под руководством воеводы Киприяна Оничкова выдержал осаду трёх тысяч шведов. По указу Екатерины II в 1764 году монастырь был упразднён, а церкви долгое время относились к Маслозерскому приходу и не имели своего причта.

После упразднения в XVIII веке в монастыре поселились монахи-старообрядцы, и сохранилось старообрядческое кладбище. До наших дней дошли Никольская церковь, отреставрированная в 1976 году, где раз в год проводится служба, и часовня во имя Спаса Нерукотворного образа.

Сохранилась часовня-гробница с гробом, в котором, возможно, находятся мощи одного из строителей монастыря, предположительно Кассиана Муезерского. По другим данным, преподобный Кассиан умер в Спасо-Преображенском Кенском монастыре, а его мощи были перенесены в Антониево-Сийский монастырь.

Постановлением Совета Министров РСФСР Никольская церковь и часовни признаны памятниками архитектуры и объектами культурного наследия России. 12 декабря 2014 года в Министерстве культуры Республики Карелия состоялась встреча епископа Костомукшского и Кемского Игнатия с министром культуры Е. В. Богдановой, на которой обсуждались вопросы возрождения Троицкого Муезерского мужского монастыря.