Время основания Николо-Волосова монастыря остаётся неизвестным. Первые упоминания о Волосовской обители относятся к XV веку. В России существует множество мест, где древние капища языческого бога Велеса были заменены Никольскими храмами и монастырями. Одно из таких мест находится недалеко от Владимира, в селе Волосово. Монахини обители передают предание, что изначально монастырь был построен на месте разрушенного капища Велеса. Согласно легенде, Никольскую церковь сначала возвели на горе, на месте языческого капища, но чудотворный образ Николы Мирликийского несколько раз исчезал из храма и оказывался в низине у реки Колочки, подвешенным на дереве за волосы. В итоге храм перенесли на место, выбранное иконой, и вскоре там возник монастырь, а село стало называться Велесово.

В XVII веке в обители построили первое каменное сооружение, Сергиевскую церковь. Помимо главного престола во имя преподобного Сергия Радонежского, здесь был придельный храм в честь Равноапостольных Константина и Елены. В начале XVIII века Пётр I начал сокращать число монастырей, доходы которых предполагалось направить на нужды государства. Маленькие обители, где было менее 30 монахов, объединяли с другими или закрывали. В 1722 году указом Святейшего Синода Любецкий Успенский и Покровский монастыри на реке Нерль приписали к Николаевскому Волосову монастырю. С 1725 по 1727 годы Космин монастырь был приписан к Волосову монастырю. При игумене Павле была построена соборная Никольская церковь.

В 1763 году возвели Покровскую надвратную церковь, которая долгое время оставалась неосвящённой и постепенно разрушалась. Стены храма разошлись из-за непрочности материала. В 1890-х годах храм восстановили благодаря крестьянину Якову Ивановичу Бусурину, который помог обители. 21 сентября 1893 года состоялось торжественное освящение храма епископом Муромским Тихоном. С середины XIX века до 1909 года монастырь не функционировал. 18 декабря 1843 года постановлением Святейшего Синода Николо-Волосовский монастырь был упразднён из-за ветхости строений. Братья перевели в Свято-Боголюбовский монастырь, но Волосовская обитель не пустовала: там оставались иеромонах, два послушника и прислужник, которые поочерёдно приезжали из Боголюбово для проведения богослужений. Идея возродить монастырь возникала в XIX веке у служителей Церкви и мирян. Святитель Феофан, бывший на Владимирской кафедре, в 1865 году предложил Синоду восстановить монастырь как миссионерский центр. Хотя его проект не был реализован, он предвещал возрождение обители. В 1909 году Волосовский мужской монастырь стал женским. 18 февраля 1911 года монахиню Таисию назначили игуменией.

В 1927-1928 годах в Никольском храме служил Сергий, переведённый из Владимира. Он был арестован трижды и в 1937 году расстрелян. Бывшие насельницы жили рядом с монастырём в домах, где их приютили местные жители. В 1930-1980-е годы здания монастыря использовались колхозом, в Никольском храме размещались магазин и пекарня, другие строения служили складами и жильём для работников колхоза.

Обитель была возрождена в 1992 году сёстрами Боголюбского женского монастыря. В 1993 году полуразрушенные здания Николо-Волосовского монастыря стали подворьем суздальского Покровского женского монастыря, а с 1996 года, самостоятельным монастырём.