O primeiro mosteiro beneditino do Brasil foi fundado na Bahia, em 1581. Na mesma ocasião, o Provincial da Ordem decidiu pela fundação de uma instituição congênere no Rio de Janeiro. Cinco anos depois, chegaram ao Rio dois monges beneditinos: Frei Pedro de São Bento Ferraz e Frei João Porcalho. Ficaram, inicialmente, na capela de Nossa Senhora do Parto, onde hoje é a igreja do Carmo da Antiga Sé, na Praça XV de Novembro.

Em 1590, os monges receberam uma dádiva. Ddiogo de Brito de Lacerda, rico sesmeiro e comerciante do Rio, doou-lhes um morro (Morro de Manuel de Brito, nome de seu pai) com capela no topo dedicada à Nossa Sra. da Conceição, no extremo da cidade, bem como as terras que iam da Rua Ddireita ao Morro da Conceição.

Os monges ocuparam essas terras, adaptando-as para seu uso. Em 1617, iniciaram a construção do atual mosteiro, sob traça do engenheiro militar português Francisco de Frias da Mesquita, que viera ao Rio para projetar o Forte São Mateus, em Cabo Frio. Em 1633, os alicerces foram lançados. Após 1659, um monge arquiteto, Frei Bernardo de São Bento Correia de Souza, levou adiante as obras, fazendo ligeiras alterações na disposição interna da igreja - que passou de uma para três naves - mas mantendo a fachada primitiva, projetada em 1617 pelo engenheiro Francisco de Frias. Essa fachada foi erguida entre 1633 e 1670 por Frei Bernardo. A grande porta principal foi colocada pelo entalhador Frei Domingos da Conceição, em 1671.

A obra de cantaria do mosteiro anexo, iniciada pela ala que dá para a cidade, só foi concluída em 1755, quando foi ultimado o claustro projetado pelo engenheiro militar José Fernandes Pinto Alpoim, em 1742. O prédio do atual Colégio São Bento só foi construído em 1969 e substituiu o antigo, que datava de 1910.

Terminada a obra interna, em 1691, três anos, depois foi iniciada a talha por Frei Domingos da Conceição. Em 1717, Alexandre Machado Pereira continuou a obra, baseada em modelo de madeira deixado por Frei Domingos. Entre 1789 e 1794, foi refeita a capela-mor, em estilo rococó, por mestre Inácio Ferreira Pinto. Em 1800, toda a decoração estava concluída.

No trono do altar-mor se encontra a magnífica imagem em talha barroca policromada de Nossa Sra. de Montserrat, padroeira da ordem. Ladeiam-na duas outras, de São Bento de Núrsia e Santa Escolástica. São todas atribuídas aos entalhadores Simão da Cunha e José da Conceição e Silva, aos quais também se atribuem as outras imagens de São Bernardo, São Caetano, Nossa Sra. do Pilar (lado esquerdo),
São Braz, Santa Ggertrudes, São Lourenço e Nossa Sra. da Conceição (lado direito), existentes nos altares laterais do templo. Há muitas outras menores, anônimas. Existem muitos detalhes minuciosos na capela-mor, como a talha dourada rococó de mestre Inácio Ferreira Pinto (1789/94), destacando-se o enorme anjo tocheiro talhado por mestre José da Conceição e Silva. Mestre Inácio soube preservar as pinturas do século XVII feitas por Frei Ricardo do Pilar, entre 1676/84, versando sobre a vida de santos beneditinos. Ladeiam a capela-mor dois imensos lampadários em prata, executados em 1791 por mestre Valentim da Fonseca e Silva (1745-1813).

Ainda em seu interior, situa-se a capela do Santíssimo, construída e decorada, entre 1795 e 1800, por mestre Inácio Ferreira Pinto, na qual antes existia o velho altar de São Cristóvão. É ornada com magnífica talha dourada rococó, na qual mestre Inácio quis representar a chama divina. Possui detalhes miúdos com temas sacros emblemáticos que versam sobre a fé e a pureza da religião. É dotada de bela grade em talha rococó, atribuída igualmente a mestre Inácio. No centro existe uma curiosa coluna torsa usada como porta-bíblias, remanescente da antiga talha do altar-mor do século XVII, esculpida por Frei Domingos da Conceição e desmontada no final do século XVIII.

A nave com a talha barroca, iniciada em 1694 por Frei Domingos da Conceição e terminada no século XIX, possui preciosos detalhes, como a grande imagem barroca na entrada da igreja do Mosteiro de São Bento, talhada no final do século XVIII, atribuída a José da Conceição e Silva. Segundo o crítico de arte Germain Bazin, não se trata de uma santa, mas sim de alegoria da Vida Lenitiva, ou seja, a vida dentro da religião. É considerada pelo mesmo crítico a melhor imagem sacra existente em igrejas no Rio de Janeiro.
Foram entalhadores na nave: Frei da Conceição (século XVII); Alexandre Machado Pereira (século XVIII) e mestre Iinácio Ferreira Pinto (século XVIII/XIX). Foram santeiros: Simão da Cunha e José da Conceição e Silva.

Depois de todas essas obras, o mosteiro foi vítima de alguns sinistros. Ainda em construção, foi alvejado por tiros de canhão e saqueado pelas tropas francesas do corsário René Duguay Trouin em 1711. Já em 1728, um incêndio quase o destruiu por completo. Em 1808, D. João cogitou ocupá-lo, transformando-o em seu palácio real. Não o fez, mas sediou no velho cenóbio duas guarnições do exército que causaram muitos danos. Seu filho, D. Pedro I, colocou mais duas tropas ali. Em 1842, quando saíram, só deixaram ruínas para os monges. Logo depois, D. Pedro II proibiu a entrada de noviços, o que conduziu a casa a um período de decadência que durou todo o século XIX.

Na República, a vinda de monges belgas, em 1896, chefiados por D. Gerardo von Calohen, deu novo ânimo à ordem. Foi o mosteiro alvejado por balas na Revolta da Esquadra, em 1910, bem como na Revolta do Forte de Copacabana, em 1922, quando uma bomba atingiu o claustro, sem explodir.

Tombado em 1938 pelo Serviço do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (Sphan), foi restaurado integralmente em 1969/70, quando foi demolido o prédio antigo do Colégio São Bento, refazendo, então, a portaria original esquerda, que havia sido derrubada em 1910. Em 2007/2009, passou por nova restauração e limpeza. Tornou-se, desde o século XVII, o maior relicário da arte sacra na região Sudeste, quiçá do Brasil. Hoje sua tradicional missa gregoriana é disputadíssima pelos fiéis e turistas.