Η Μονή του Μεγάλου Μετεώρου είναι μία από τις παλαιότερες και η μεγαλύτερη από τις υπάρχουσες σήμερα μετεωρίτικες μονές. Η μονή ιδρύθηκε λίγο πριν από τα μέσα του 14ου αι., από τον Όσιο Αθανάσιο τον Μετεωρίτη, πάνω στο βράχο που ονομαζόταν "Πλατύς Λίθος" και που ο ίδιος ονόμασε "Μετέωρο". Εκεί έκτισε το ασκητικό του καταφύγιο, οργάνωσε την πρώτη συστηματική μοναστική κοινότητα με αυστηρή τυπική μορφή κοινοβίου και οικοδόμησε ναό αφιερωμένο, όπως και η μονή στην Παναγία (Παναγία της Μετεωρίτισσας Πέτρας). Αργότερα όταν η μοναχική κοινότητα αυξήθηκε ο Αθανάσιος έκτισε νέο καθολικό.

Δεύτερος κτήτορας της μονής και συνεχιστής του έργου του Αθανασίου υπήρξε ο μαθητής του και πρώην Σέρβος ηγεμόνας Ιωάννης Ούρεσης Άγγελος Κομνηνός Δούκας ο Παλαιολόγος, ο μετέπειτα μοναχός Όσιος Ιωάσαφ, που το 1387/88 οικοδόμησε, στη θέση του ναού που έχτισε ο Αθανάσιος, νέο ναό που αποτέλεσε το καθολικό της μονής. Στα μέσα του 16ου αι. η μονή γνώρισε ιδιαίτερη άνθιση. Ο οικουμενικός πατριάρχης Ιερεμίας Α΄ (1522-1546) κατοχύρωσε με σιγίλλιο τα προνόμια και την πλήρη ανεξαρτησία της μονής κατά το πρότυπο των μονών του Αγίου Όρους.

Στα 1544/5 ανεγέρθηκε νέος ναός με λιτή, αφιερωμένος στη Μεταμόρφωση του Σωτήρος. Στο νέο ναό ενσωματώθηκε ως Ιερό Βήμα το παλαιό καθολικό. Η τοιχογράφηση του κυρίως ναού έγινε στα 1552 με πρωτοβουλία του ηγουμένου Συμεών, ο οποίος στα 1557 έκτισε και την τράπεζα της μονής. Για τις δραστηριότητές του αυτές ο ηγούμενος Συμεών θεωρείται ως ο τρίτος κτήτορας. Κατά τη δεύτερη δεκαετία του 16ου αι. κατασκευάστηκε ο πύργος και η αρχική κλίμακα ανόδου, μια ξύλινη ανεμόσκαλα προσαρμοσμένη στο βράχο. Το 1572 ανεγέρθηκε το γηροκομείο, το 1789 το παρεκκλήσι των Αγίων Κωνσταντίνου και Ελένης και το 1791 κατασκευάστηκε το ξυλόγλυπτο τέμπλο του καθολικού. Στα 1806 κατασκευάστηκε νέα σειρά κελλιών, τα οποία σήμερα έχουν ανακατασκευαστεί.

Στα 1809 ο ηγούμενος της μονής Παρθένιος Ορφίδης φυλακίζεται στα Ιωάννινα από τον Αλή Πασά, προφανώς γιατί η μονή του Μεγάλου Μετεώρου, όπως και οι υπόλοιπες των Μετεώρων είχε υποθάλψει το κίνημα του ιερέα Θύμιου Βλαχάβα. Έκτοτε οι μονές των Μετεώρων γνώρισαν την εκδικητική μανία του Πασά των Ιωαννίνων και των τηλεβόλων των Τουρκαλβανών. Η μονή κατάφερε να επιβιώσει μέσα από περιπέτειες, επιδρομές, λεηλασίες, πυρκαγιές και φυσικές καταστροφές μέχρι τις μέρες μας.

Ο επισκέπτης προσεγγίζει σήμερα τη μονή από μια κατηφορική και στη συνέχεια από μια κλίμακα ανόδου. Εισερχόμενος κανείς στο εσωτερικό συναντά δεξιά τον πύργο του βριζονίου, που στέγαζε το μηχανισμό για το δίχτυ, το οποίο παλαιότερα χρησιμοποιούσαν οι μοναχοί για την πρόσβασή τους στη μονή, καθώς και το βαγεναρείο, δηλαδή το κελάρι της μονής, που σήμερα έχει διαμορφωθεί σε μουσείο αντικειμένων καθημερινής ζωής. Προχωρώντας ψηλότερα, αριστερά συναντάμε την εστία, την τράπεζα και ανατολικά της το νοσοκομείο και γηροκομείο το οποίο κτίστηκε το 1572. Δεξιά βρίσκονται το καθολικό και τα παρεκκλήσια. Το καθολικό απαρτίζεται από τρία μέρη. Το αρχαιότερο καθολικό που ιδρύθηκε από τον Όσιο Αθανάσιο, επανακτίστηκε στα 1387/8 από τον Όσιο Ιωάσαφ και ενσωματώθηκε ως Ιερό Βήμα στον μεταγενέστερο καθολικό, που ανεγέρθηκε στα 1544/5 ακολουθώντας τον αθωνίτικο τύπο (τετρακιόνιος σταυροειδής εγγεγραμμένος με κόγχες, τους λεγόμενους χορούς, και λιτή στη δυτική του πλευρά). Ο ζωγραφικός διάκοσμος της μονής έγινε σε τρείς φάσεις. Από την πρώτη φάση, του 14ου αι., διατηρείται μόνο η σκηνή της Δευτέρας Παρουσίας στην εξωτερική πλευρά του βόρειου τοίχου του παλαιού καθολικού. Στη δεύτερη φάση, το 1483, αγιογραφήθηκε το παλαιό καθολικό, δηλαδή το σημερινό ιερό βήμα με εξαίρεση ορισμένες παραστάσεις, οι οποίες ανάγονται στην τρίτη ζωγραφική φάση, αυτής του 1552 που έγιναν και οι τοιχογραφίες του νέου καθολικού και της λιτής. Οι καλλιτέχνες του ζωγραφικού διακόσμου είναι ανώνυμοι, ωστόσο το τεχνοτροπικό ιδίωμα των καλλιτεχνών του νέου καθολικού και της λιτής προδίδει τη στενή σχέση τους με την "Κρητική Σχολή" και δή τον Θεοφάνη, μαθητής του οποίου υπήρξε πιθανότατα, ο επίσης κρητικός ζωγράφος Τζώρτζης που κατά την επικρατέστερη άποψη είναι ο δημιουργός τους.

Στην νότια πλευρά του ιερού βήματος είναι προσκολλημένο το παρεκκλήσσιο του Τιμίου Προδρόμου, ένας μικρός θολωτός χώρος, ο οποίος κατά καιρούς δέχτηκε διάφορες δομικές επεμβάσεις. Οι αγιογραφίες του χρονολογούνται στα 1682.

Σε μικρή απόσταση νοτιοδυτικά του καθολικού είναι κτισμένο το παρεκκλήσιο των Αγίων Κωνσταντίνου και Ελένης, ένας μονόχωρος, τρουλαίος, ναός που χτίστηκε το 1789.