Корнилие-Палеостровский мужской монастырь был основан в начале XV века преподобным Корнилием. Получив благословение на миссионерскую деятельность среди язычников, он остановился на острове Палей в Онежском озере и основал там монастырь.

Палеостровская обитель, известная своим строгим монашеским уставом, привлекала внимание. Главными святынями монастыря считались мощи преподобных Корнилия и Авраамия Палеостровских, которые и сейчас находятся под спудом. Также в монастыре хранились вериги его основателя, которые были вынесены раскольниками, дважды захватывавшими монастырь в конце XVII века. В этой обители произошли массовые самосожжения раскольников, в результате которых погибли плененные игумен Тихон и братия.

Монастырь был восстановлен только к началу XIX века. В его ансамбль входили каменный храм Рождества Пресвятой Богородицы, двухэтажный корпус с домовой церковью, посвященной преподобному Ефрему Сирину, и двухэтажная гостиница. Со стороны озера монастырь был окружен оградой из дикого камня.

После установления советской власти монастырь был закрыт, а его земли распределены между сельхозкоммуной, местными жителями и братией. От древнего монастыря почти ничего не осталось, кроме стен братского корпуса и руин белокаменного храма.

Монастырь был вновь открыт по решению Священного Синода Русской Православной Церкви 7 марта 2000 года. Благодаря усилиям нескольких монахов под руководством игумена Иоанна Зюзина обитель постепенно восстанавливается. Построены деревянный храм Рождества Богородицы, несколько келий, корпус для проживания наместника с библиотекой, братский корпус, гостиница для паломников и дизельная станция. Восстановлен трапезный корпус с хлебопекарней. Братия намерена восстановить разрушенный каменный братский корпус.

В 2011 году Палеостровская обитель открыла подворье в Петрозаводске, а через два года на его территории был построен храм во имя иконы Пресвятой Богородицы «Знамение». Деревянная шатровая церковь высотой 18 метров была возведена за год на средства благотворителей. Иконостас изготовлен в Саратове, киоты для икон созданы петрозаводскими мастерами, а сами иконы написаны иконописцами из Петрозаводска и Черногории. Подворье находится в Петрозаводске на Вытегорском шоссе, дом 4.