Монастырь был основан в 1444 году преподобным Пафнутием Боровским на возвышенности у слияния рек Истрема и Протва. История его создания связана с монголо-татарским нашествием: дед Пафнутия, татарин, принял православие под именем Мартин, став основателем благочестивого рода, из которого вышел будущий «светильник» веры. После кончины Пафнутия монастырем руководил его ученик, преподобный Иосиф Волоцкий, который, не найдя поддержки у братии в принятии общежительного устава, основал Иосифо-Волоколамский монастырь.

На месте первой деревянной церкви в 1467 году был возведен белокаменный Рождественский собор, который не сохранился. Роспись этого собора стала первой известной работой великого иконописца Дионисия, выполненной под руководством старца Симонова монастыря, иконописца Митрофана.

В 1586 году собор был почти полностью разобран, и на его месте по указу царя Федора Ивановича построили новый пятиглавый храм, в фундамент которого вошли блоки с росписью XV века. Фрагменты росписей Митрофана и Дионисия сохранились и находятся в Центральном музее древнерусской культуры и искусства им. Андрея Рублева в Москве и Боровском филиале Калужского государственного областного краеведческого музея.

В XVI веке монастырь окружили каменными стенами и укреплениями, превратив его в мощную пограничную крепость. Тогда же была построена каменная трапезная с храмом Рождества Христова, а в 1523 году, звонница.

Духовный авторитет Пафнутия привлекал в монастырь множество людей. Великие князья Василий II, Иван III, Василий III, цари Иван IV Грозный, Федор Иванович, Михаил Романов и Алексей Михайлович, а также князья Лыковы-Оболенские, Репнины, Волконские часто посещали обитель для молитвы.

В Смутное время монастырь оказался на пути польско-литовских захватчиков под предводительством Лжедмитрия II и стал местом кровопролитных событий, в результате которых подвиг защитников обители остался в истории, а город Боровск получил новый герб. Монастырь также был затронут событиями церковного раскола: протопоп Аввакум, вдохновитель старого церковного порядка, дважды содержался здесь под стражей.

В 1812 году, во время войны с Наполеоном, монастырь был разграблен и частично разрушен. Великая Отечественная война 1941-1945 годов также оставила след в его истории: монастырь вновь пострадал, но смог возродиться. В советский период обитель пережила самое тяжелое время: после национализации и изгнания монахов в 1919 году монастырь был почти разрушен.

Восстановление началось в 1960-х годах, когда реставраторы столкнулись с множеством трудностей: пришлось заливать новые фундаменты, восстанавливать стены и реставрировать храмы.

Современная история монастыря началась в 1991 году с возвращением монахов и возобновлением регулярных богослужений. Сегодня монастырь действует: в его храмах ежедневно проходят службы, увеличивается число насельников, а формы социального служения совершенствуются.