Николо-Пешношский монастырь был основан в 1361 году преподобным Мефодием — учеником преподобного Сергия Радонежского.
Инок Мефодий, искавший уединенного жития, поначалу поселился в келье за рекой Яхромой, за версту от нынешней монастырской ограды. Со временем святость жизни отшельника получила известность, и к нему стали стекаться люди, жаждущие монашеского подвига. Когда же братия решили построить церковь, сам преподобный Сергий подсказал своему ученику место для нее — то самое, на котором сегодня стоят монастырские храмы. Первая деревянная церковь здесь была освящена во имя святителя Николая Чудотворца, этому великому святому посвятили и новый монастырь.
Преподобный Мефодий пешком носил через речку бревна для строительства, поэтому обитель назвали «Пешношской» («пеш ноша»). Ее слава быстро возрастала, привлекая паломников и благотворителей. Одними из первых крупных жертвователей были удельные князья Дмитровские.
Петр Дмитриевич, сын святого благоверного князя Дмитрия Донского, на рубеже XIV—XV веков пожаловал монастырю девять сел со всей принадлежавшей им собственностью. Юрий Васильевич, сын великого князя Московского Василия II Темного, также щедро одарил обитель, завещав ей новые владения. Не только «ближние» дмитровские, но и более «дальние» — волоколамские, угличские — князья делали богатые вклады.
Известно, что провизии в обители в те непростые времена всегда было с избытком. Во второй половине XV века Николо-Пешношский монастырь быстро богател за счет активной хлебной торговли с Белозерским краем и другими местностями. Предполагается, что в том же XV столетии был возведен каменный Никольский собор.
Николо-Пешношский монастырь пользовался благоволением царя Ивана Грозного. Еще в десятилетнем возрасте Иван Васильевич назначил ему ежегодное жалование в 25 рублей. Тогда это были большие деньги: к примеру, на 1 рубль можно было купить корову, или лошадь, или 300 кг ржи. В дальнейшем, при игумене Варсонофии, благосостояние Пешношской обители еще более возросло.
В 1553 году ее посетил сам Иван Грозный. Самодержец, только что излечившийся от смертельной болезни, с супругой и годовалым сыном совершал паломническую поездку. Царь осмотрел монастырь, приложился к мощам преподобного Мефодия и побеседовал с жившим здесь на покое бывшим коломенским епископом Вассианом (Топорковым). Когда-то владыка Вассиан был духовником отца Ивана Грозного — великого князя Московского Василия III — и имел большое влияние в государственных делах. Иван IV решил спросить у архиерея совета, как лучше править государством. По преданию, Вассиан ответил: «Если хочешь быть истинным самодержцем, то не имей советников мудрее себя; держись правила, что ты должен учить, а не учиться, повелевать, а не слушаться. Тогда будешь твердым на царстве и грозою для вельмож».
Ивану Васильевичу понравились эти слова. Поцеловав Вассиану руку, он сказал: «Сам отец мой не дал бы мне лучшего совета».
Понятно, что совет епископа Вассиана не был единственной причиной изменения политики Ивана IV, введения опричнины и развернувшихся вслед за этим кровавых событий. Однако эти речи вполне могли укрепить царя в уже созревшем решении. Иван Грозный, оставшийся весьма доволен посещением обители, в 1554 году пожаловал ей дворцовое село Суходол с 25 деревнями, землями и угодьями.
В 1584 году в Николо-Пешношском монастыре случился большой пожар, в результате которого сгорело большинство монастырских строений. Через 27 лет, в Смутное время, отстроенный монастырь вновь был сожжен. Тогда его, несмотря на ожесточенное сопротивление защитников, взяли поляки. Как пишет известный историк Пешноши Константин Федорович Калайдович, «два иеромонаха, два священника, один иеродиакон, шесть схимников и тридцать семь трудников пали от меча врагов». Имена погибших были записаны в монастырский синодик на вечное поминовение. А на стенах старой трапезной, что под Сретенской церковью, до сих пор сохранились следы страшного пожара 1611 года.
В царствование Михаила Федоровича монастырь снова восстанавливается. В первой дошедшей до нас описи монастырских зданий, датированной 1623 годом, указывается, что в обители имелись каменные церкви: святителя Николая Чудотворца с приделом святителя Леонтия Ростовского, Сретения Господня с трапезою и с двумя келарскими палатами; колокольня с церковью Богоявления, а также другие каменные и деревянные строения — общим числом пятнадцать.
Не обделил своим вниманием Пешношскую обитель и государь Алексей Михайлович, именовавший монастырь «своим царским богомольем». Известно, что большие вклады в него делали енисейский воевода Никифор Веревкин, принявший впоследствии здесь монашеский постриг, и представитель известного дворянского рода Василий Ртищев.
В 1683—1691 годах, при настоятеле Корнилии, был отремонтирован Никольский храм. Его превратили в пятиглавый, покрыли все пять глав черепицей, воздвигли на них новые кресты. Стены храма укрепили железными скобами, пробили в них три дополнительных окна и обновили иконостас. Уже в конце XVII века над Святыми вратами появилась новая церковь Преображения Господня.
В 1700 году монастырь посетил Петр I. Тогда царь пожелал пройти водным путем от Волги в Москву, плыл по рекам Дубне, Сестре и Яхроме и по пути остановился в Пешношской обители. Пользуясь редким случаем, игумен Феофан подал монарху жалобу на непокорность крестьян и несправедливость светских властей в судебных тяжбах. Это повлекло за собой совсем неожиданные последствия. Царь Петр рассудил: для того чтобы защитить Пешношскую обитель от несправедливостей, надо отдать ее под власть более сильного монастыря. Царским указом от 11 апреля 1700 года Пешноше велено было перейти в ведение Троицкого монастыря, которому государь приказывал «Николаевский Пешношский монастырь ведать и от посторонних всяких обид оберегать». С тех пор Пешношей управляли не свои игумены, а присылаемые из Лавры каждые три года соборные старцы, которые носили название «строителей».
Много полезного было сделано в 1730—1734 годах, при строителе Августе (Старкове). В этот период над гробом преподобного Мефодия возвели церковь во имя преподобного Сергия Радонежского, построили несколько башен, проложили новую дорогу. Но в дальнейшем, особенно с 1750-х годов, лишенная самостоятельности Пешношская обитель постепенно приходила в запустение. Здания ветшали, уменьшилось число насельников — до такой степени, что ощущалась нехватка священников для богослужения. К примеру, в 1761 году в монастыре значилось всего 6 монахов. В 1764 году, при проведении секуляризационной реформы, монастырь закрыли. Его имущество поделили: движимое — частично вывезли, а недвижимое — передали в коллегию экономии.
Но в 1766 году обитель святого Мефодия, которая без малого полтора года находилась на положении приходской церкви, была восстановлена. Решающую роль в этом сыграло настойчивое ходатайство местного помещика, генерал-майора Михаила Веревкина, а также старания дмитровских купцов Ивана Сычева и Ивана Толченова. Возрожденная обитель вошла в состав Переяславской епархии.
С 1788 года, после назначения строителем монастыря иеромонаха (впоследствии архимандрита) Макария (Брюшкова), Пешношский монастырь, переведенный в состав Московской епархии, переживает второй расцвет. Именно в это время он во многом принял облик, который и сохранялся до бурь XX века. Известно, что в 1795 году отец Макарий убедил митрополита Московского Платона (Левшина) посетить обитель. Преосвященный Платон пробыл в ней несколько дней и был так восхищен ее порядком и благоустройством, что сказал: «Пешноша — в моей епархии вторая Лавра». Митрополит Платон часто ставил Пешношский монастырь в пример другим. Устав Пешношской обители заимствовали московские Сретенский и Покровский, серпуховской Владычный, коломенский Голутвин, дмитровский Борисоглебский, Бобренев монастыри, а также пустыни — Оптина, Екатерининская, Давидова и другие. Многие из этих обителей управлялись игуменами, назначенными из числа пешношских монахов.
В 1812 году Николо-Пешношской обители посчастливилось избежать захвата и разорения. Но опасения были самые серьезные, поэтому все ризы с икон, ризницу и церковные драгоценности отправили за Волгу, в город Кимры. Большую часть братии распустили, в монастыре остались лишь около 20 человек — престарелые старцы и сильные духом монахи. Как оказалось, опасались не зря: французские войска подошли совсем близко, на расстояние 18 верст, но дальше идти по окруженной болотами дороге побоялись.
Это, пожалуй, было единственное испытание XIX века. В дальнейшем Николо-Пешношская обитель жила в спокойствии, без невзгод и потрясений. Благосостояние монастыря позволило ему приобрести подворье в Москве, на Пятницкой улице (дом 7), совсем рядом от Кремля. К началу XX века в обители подвизались около 200 человек, без учета послушников и трудников.
ХХ век стал самым трагическим в истории Пешношского монастыря. После революции 1917 года он еще действовал некоторое время, но власти уже передали тогда ряд зданий филиалу Дмитровского краеведческого музея. В 1928 году и филиал музея, и монастырь были закрыты, все церкви запечатаны, все ценное вывезено и продано. В том же году монастырскую территорию занял Дом инвалидов Мособлсобеса. Не получилось сохранить монастырь даже как музей: в 1933 году музей подвергся разгрому, а его сотрудники во главе с директором оказались репрессированы.
В 1941 году между монастырскими стенами и соседним селом Рогачевым развернулись бои, всю местность тогда заминировали. Монастырские здания сильно пострадали при артобстрелах и авиабомбардировках. Некоторое время в монастыре находилось подразделение немецкой разведки, которое, однако, большого ущерба постройкам не нанесло. Гораздо сильнее обитель пострадала после войны.
С 1966 года в помещениях монастыря размещается Психоневрологический интернат № 3. Древний Никольский собор, на стенах которого под слоем побелки сохраняются древние фрески, стал служить пищеблоком. Другие храмы и строения постигла похожая судьба.
В 1960-х — начале 1970 годов были отреставрированы некоторые храмы и частично — укрепления монастыря. Но подлинное возрождение обители началось с момента передачи части монастырских зданий Русской Православной Церкви. В 2007 году Святейший Синод принял решение открыть мужской Николо-Пешношский монастырь.
17 июня 2008 года митрополит Крутицкий и Коломенский Ювеналий освятил храм во имя преподобного Сергия Радонежского, где под спудом покоятся мощи преподобного Мефодия.
15 октября 2008 г. митрополит Ювеналий совершил в обители Божественную литургию, за которой новый настоятель монастыря иеромонах Григорий (Клименко) возведен в сан игумена.
В начале 2014 года Психоневрологический интернат № 3 освободил все помещения на территории Николо-Пешношского монастыря и переехал неподалеку в новый комплекс зданий.
24 августа 2014 года состоялось открытие всей территории Николо-Пешношского монастыря после ремонтных и реставрационных работ. Праздничное богослужение возглавил Святейший Патриарх Кирилл. На богослужении присутствовали многочисленные гости и паломники.