La leyenda sitúa el hallazgo de la imagen de la Virgen de Montserrat hacia el año 880.

Entonces comenzó el culto a la Moreneta, que se materializó en cuatro primeras ermitas en el siglo IX: Santa María, San Acisclo, San Pedro y San Martín. Sin embargo, el origen del monasterio es incierto: se sabe que, alrededor de 1011, un monje procedente del monasterio de Santa María de Ripoll llegó a la montaña para encargarse del monasterio de Santa Cecilia, quedando así el cenobio bajo las órdenes del abad Oliba de Ripoll. Santa Cecilia no aceptó esta nueva situación, por lo que Oliba decidió fundar el monasterio de Santa María en el lugar donde se encontraba una antigua ermita del mismo nombre (1025). A partir del 1082, Santa María pasó a tener abad propio y dejó de depender del abad de Ripoll. Esta ermita se había convertido en la más importante de todas las que existían en la montaña gracias a la imagen de la Virgen que en ella se veneraba desde el 880.

El monasterio pronto se convirtió en santuario; este hecho conllevó un aumento de los donativos y las limosnas recibidas, y permitió un crecimiento constante tanto del recinto religioso como de la influencia en el territorio. Entre los siglos XII y XIII se construyó la iglesia románica, y de esa época procede la talla de la Virgen que se venera actualmente. A finales del siglo XII, el abad regente solicitó que se permitiera ampliar la comunidad de monjes a 12, mínimo requerido para que se considerara abadía. El siguiente siglo fue el del inicio de la lucha de Montserrat para conseguir su independencia del monasterio de Ripoll. Esta independencia no llegó hasta el 10 de marzo de 1410 y fue concedida por el papa Benedicto XIII. En 1476 se construyó el claustro gótico.

En 1493 el rey Fernando el Católico envió al monasterio 14 monjes procedentes de Valladolid y Montserrat pasó a depender de la congregación de esta ciudad castellana. Durante los siglos siguientes se sucedieron los abades tanto de la Corona de Aragón como de otras zonas de España. Ese mismo año de 1493, el fraile mínimo Bernat Boïl, antes ermitaño de Montserrat, acompañó a Cristóbal Colón en uno de sus viajes a América, lo que propició la expansión del culto a la virgen de Montserrat en ese continente, hecho plasmado en el nombre dado a una de las islas Antillas: Montserrat. En 1592 fue consagrada la actual iglesia.

El siglo XIX fue especialmente trágico para Montserrat: a primeros de siglo fue incendiado dos veces por las tropas napoleónicas, en 1811 y en 1812. El monasterio fue saqueado e incendiado, y se perdieron muchos de sus tesoros. A mediados de siglo, en 1835, la abadía sufrió la exclaustración debido a la desamortización de Mendizábal. La exclaustración duró poco, y en 1844 se restableció la vida en el monasterio. La congregación de Valladolid había desaparecido, por lo que Montserrat se convirtió de nuevo en independiente. El monasterio entero tuvo que ser restaurado, puesto que incendios, saqueos y exclaustraciones dejaron en pie poco más que las paredes. En 1880 se celebró el milenario de Montserrat, y el 11 de septiembre de 1881, coincidiendo con la fiesta nacional catalana, el papa León XIII proclamó a la Virgen de Montserrat patrona de Cataluña, señalando el 27 de abril como fecha de conmemoración propia. Da fe de ello el bajorrelieve y la inscripción situados en la fachada principal de la iglesia.