Основание монастыря относится к 1360 году и связано с именем святителя Алексия, митрополита Московского. Согласно преданию, во время молитвы святитель услышал глас от иконы Божией Матери, повелевающий ему основать монастырь в честь Ее имени в пределах города Серпухова: «Алексие! Подобает тебе монастырь поставити имени Моему, купно же и себе в память… в пределе града Серпухова, тамо бо возлюбих место на спасение многим душам человеческим!»
Для выбора места под строительство святитель Алексий направил своего келейника, инока Варлаама. Обойдя окрестности Серпухова, Варлаам остановился в двух верстах к юго-западу от города, в лесу за рекой Нарой, у озера Долгого. Ночью он услышал «звон велик и гремения сосудов, железных и медных». Изначально святитель Алексий не одобрил выбранное место, однако после ночного видения, в котором ему было указано на это место, повелел заложить там монастырь. В 1362 году была построена каменная церковь трудами преподобного Варлаама, ставшего первым настоятелем обители.
В XVI веке монастырь подвергся разорению во время нашествия крымских татар. В конце XVI века, в период правления Бориса Годунова, обитель была полностью перестроена. Именно тогда были возведены основные каменные сооружения, включая собор Введения во храм Пресвятой Богородицы. Собор имеет вид квадрата, сложен из крупного кирпича и снаружи облицован белым камнем; стены скреплены железными связями. Его иконостас состоит из четырех поясов. Первой пристройкой к собору была трапезная. Затем деревянная паперть в 1752 году была заменена каменной. Ныне существующая ризница построена в 1849 году на месте прежней, которая была гораздо меньше.
К концу XVIII века монастырь пришел в упадок: богослужения почти прекратились, братия разошлась, а здания обители обветшали. В 1806 году по указу императора Александра I монастырь был преобразован из мужского в женский. С этого времени началось его возрождение: были отреставрированы храмы, построены новые корпуса, число насельниц возросло до 300.
Знаменательным событием в истории монастыря стало обретение в 1878 году иконы Божией Матери «Неупиваемая Чаша». По преданию, икона была явлена через предстательство преподобного Варлаама. Икона прославилась многочисленными случаями исцеления от недуга пьянства и других страстей, что привлекло в обитель множество паломников.
После революции 1917 года монастырь, как и многие другие религиозные учреждения, подвергся гонениям. В 1919–1920 годах обитель была закрыта, сестры выселены, а здания использовались для различных хозяйственных нужд. Церковные службы во Введенском соборе продолжались до 1927 года, после чего он был закрыт и использовался как склад. Несколько монахинь монастыря пострадали за веру и были расстреляны на Бутовском полигоне.
В советский период на территории монастыря располагалась «школа красных военлетов». Монастырь стал называться Авиагородком. В 1978 году военное училище освободило территорию, и до 1995 года она оставалась без хозяина. За эти 17 лет монастырь подвергся значительным разрушениям: здания ветшали, а некоторые постройки были разобраны.
В 1995 году начался процесс возрождения обители. Были проведены масштабные реставрационные работы, восстановлены храмы и монастырские здания. В настоящее время Введенский Владычный женский монастырь является действующей обителью, привлекающей паломников и туристов со всей России.
