Монастырь был основан в первой половине XV века преподобным Макарием Желтоводским и Унженским на берегу Жёлтого озера, что обусловило его название — Желтоводский. Главный престол собора был освящён в честь Святой Троицы, поэтому обитель получила наименование Троицкой. В 1439 году монастырь был разрушен войском хана Улу-Мухаммеда, монахи были убиты, а преподобный Макарий взят в плен. Впоследствии святой был освобождён и основал новую обитель на реке Унже.
В 1620 году монах Авраамий из Мурома возобновил монастырь на прежнем месте. К 1624 году была построена первая деревянная церковь во имя Святой Троицы. В период с 1651 по 1667 годы были возведены основные каменные сооружения: Троицкий собор (1658), церковь Успения Пресвятой Богородицы с трапезной и колокольней (1654), надвратная церковь Архангела Михаила (1674). Монастырь был окружён каменными стенами с башнями, образующими квадрат с длиной стороны около 200 метров.
С 1620 года при монастыре начала проводиться Макарьевская ярмарка, ставшая одной из крупнейших в России. В 1816 году после крупного пожара ярмарка была перенесена в Нижний Новгород, что значительно снизило доходы обители. В 1869 году монастырь был закрыт, а в 1882 году вновь открыт как женский. К 1917 году в нём проживало около трёхсот монахинь.
После революции 1917 года монастырь был закрыт, а его здания использовались под различные учреждения. В 1992 году обитель была возвращена Русской Православной Церкви и возобновила свою деятельность как женский монастырь. К 2005 году основные храмы были отреставрированы и освящены. В 2007 году в монастырь была перенесена частица мощей преподобного Макария.
