Идея создания монастыря в Приморском крае была впервые озвучена архиепископом Камчатским Иннокентием (Вениаминовым) в 1862 году. Однако реализация этого проекта была отложена на несколько десятилетий. В 1893 году Приамурский генерал-губернатор Сергей Михайлович Духовской получил разрешение императора Александра III на учреждение первого монастыря на Дальнем Востоке. Настоятелем будущей обители был назначен иеромонах Алексий (Осколков), которому поручили выбрать подходящее место для строительства.
Первоначально планировалось построить монастырь вблизи Петропавловского озера на одной из проток Амура. Однако после повторного осмотра комиссия признала этот участок малопригодным из-за затопляемости и возможных конфликтов с местными жителями. В 1895 году было принято решение о переносе строительства в Южно-Уссурийский край. В том же году монастырь был открыт в посёлке Горные Ключи и сразу стал одним из важнейших религиозных центров Дальнего Востока.
В начале XX века монастырь активно развивался. В 1906 году был построен каменный храм во имя Иверской иконы Божией Матери, освящённый в 1907 году. В 1908 году обитель получила в дар типографию от владельца газеты «Русский Восток» Л. П. Кожеурова. Типография располагалась недалеко от монастыря в селе Авдеевка и была оснащена всем необходимым оборудованием. Монахи самостоятельно выполняли все работы по подготовке изданий к выпуску. В 1909 году был налажен процесс выпуска миссионерских листков, брошюр и книг.
К 1917 году монастырь претендовал на статус Лавры. Из четырёх храмов, существовавших в обители, два были сожжены в годы гражданской войны. В 1924 году монастырь был окончательно закрыт, а его территория передана Дальневосточному военному округу. На месте обители был организован Шмаковский военный санаторий, в зданиях которого разместились различные учреждения. Храм Иверской иконы Божией Матери был переоборудован: второй этаж стал клубом, первый — лечебным корпусом. Храм-часовня Преображения Господня использовался как смотровая площадка санатория. Дом настоятеля стал административным корпусом, трапезная — столовой, келейный корпус — спортивным залом.
В 1995 году, в год столетия основания монастыря, Патриарх Московский и всея Руси Алексий II утвердил Указ Священного Синода Русской Православной Церкви о возобновлении монашеской жизни в Свято-Троицком мужском монастыре в посёлке Горные Ключи. К тому времени монастырю был возвращён лишь полуразрушенный храм-часовня Преображения Господня и небольшой участок земли на вершине сопки рядом с часовней. Восстановление обители началось с приведения храма в пригодное состояние для совершения богослужений. Рядом с ним были построены несколько деревянных строений для проживания братии. В Преображенском храме начались ежедневные службы, при этом на здании проводился ремонт с внешней стороны. Была разрушена смотровая площадка, устроенная под крышей, и начались работы по подготовке к установке купола на храм.
В конце 1990-х годов Дальневосточный военный округ передал монастырю территорию бывших конюшен, где ранее располагался военный совхоз. На этой территории находился двухэтажный каменный корпус, сохранившийся от бывшего монастыря. Сюда было решено перенести центр возрождающегося монастыря. В первом двухэтажном здании разместились административный корпус, келия настоятеля, келия наместника и административные кабинеты. Второе здание — одноэтажное, в нём расположен келейный корпус. В 1999 году был открыт домовый храм во имя преподобных Сергия и Германа Валаамских, завершён внутренний ремонт Преображенского храма, в котором создан новый иконостас в несколько ярусов, устроены братские келии. К 2001 году обустроен корпус для послушников и трудников, открыт сайт монастыря.
