Основан как мужской в 1314 году епископом Ростовским Прохором на месте чудесного обретения им иконы Богородицы (Толгская икона), ставшей главной святыней обители. Название получил по имени протекающей рядом речки Толга. В 1987 году после почти шестидесяти лет закрытия вновь открыт как женский.
Слово «толга» происходит, видимо, из исчезнувшего языка древнего финно-угорского народа меря, проживавшего ранее на территории Ярославской области. «Толга» в родственных мерянскому языку мордовских и марийском (пыстыл) языках означает «птичье перо».
В 1553 году монастырь посетил царь Иван Грозный.
В 1763 года монастырь посетила императрица Екатерина II.
В 1913 году в связи с празднованием 300-летия дома Романовых Толгский монастырь посетил Российский император Николай II с августейшим семейством.