Ο βράχος της μονής του Αγίου Στεφάνου κατοικήθηκε από μοναχούς στα τέλη του 12ου αι. Σύμφωνα με πληροφορίες που σήμερα δεν είναι δυνατόν να επιβεβαιωθούν, πρώτος ιδρυτής της μονής, κατά το έτος 1191/2, φέρεται ο όσιος ασκητής ονομαζόμενος Ιερεμίας. Η κτηριακή συγκρότηση της μονής που ιδρύθηκε το 14ο αι. ολοκληρώθηκε στο 15ο και 16ο αι. Πρώτος κτήτορας της μονής είναι ο μοναχός, αργότερα ηγούμενός της Αντώνιος Καντακουζηνός. Ο Αντώνιος κατά την άποψη κάποιων ερευνητών ήταν γιός του Σέρβου Δεσπότη της Ηπείρου Νικηφόρου του Β΄ (1359) και γόνος της μεγάλης βυζαντινής οικογένειας. Δεύτερος κτήτορας είναι ο μοναχός Φιλόθεος "εκ Σκλάταινας", ο οποίος αναφέρεται ως ανακαινιστής "εκ βάθρων θεμελίων" του Αγίου Στεφάνου.

Ο Θεόφιλος ανήγειρε εκ νέου το παλαιό, σήμερα, καθολικό, κατασκεύασε τα κελλιά και άλλους βοηθητικούς χώρους της μονής. Επί των ημερών του (1545) η μονή έγινε σταυροπηγιακή και διατήρησε αυτό το προνόμιο ως το 1743. Το 1798 κτίζεται νέο καθολικό, αφιερωμένο στον Άγιο Χαράλαμπο, ο οποίος από το 17ο αι. αναφέρεται ως ο δεύτερος προστάτης της μονής. Το 18ο και 19ο αι. ανεγείρονται ή κτίζονται για πρώτη φορά διάφορα κτήρια και η μονή παίρνει τη μορφή που έχει σήμερα. Το μοναστήρι, στο οποίο από το 1961 εγκαταβιεί γυναικεία αδελφότητα διακρίνεται για την αξιόλογη κοινωνική του δράση.

Η μονή βρίσκεται στο νότιο άκρο της συστάδας των Μετεώρων, ακριβώς πάνω από την Καλαμπάκα. Η πρόσβαση στη μονή είναι πολύ εύκολη, αφού ένα μικρό πέτρινο γεφύρι συνδέει το σύγχρονο δρόμο στην είσοδο της μονής. Δεξιά και αριστερά της εισόδου αναπτύσσονται τα κελλιά της μονής. Στο ανατολικό τμήμα του περιβόλου βρίσκεται η εστία, ένα μικρό τετράγωνο θολωτό κτίσμα, ο στάβλος και άλλοι βοηθητικοί χώροι της μονής.

Στα νοτιοανατολικά του περιβόλου βρίσκεται το παλαιό καθολικό της μονής και η τράπεζα, η οποία σήμερα στεγάζει το σκευοφυλάκιο- μουσείο της μονής. Το παλαιό καθολικό χρησιμοποιείται πλέον αποκλειστικά για λατρευτική χρήση των μοναχών και ανοίγει για προσκύνηση μόνο τις δύο ημέρες του χρόνου που πανηγυρίζει η μονή (27 Δεκεμβρίου και 10 Φεβρουαρίου). Ιδρύθηκε τον 15ο αι. και ανακαινίστηκε από τον μοναχό Φιλόθεο στα μέσα του 16ου αι., και είναι ένας μικρός μονόχωρος δρομικός ναός με λιτή. O ζωγραφικός διάκοσμός του εκτελέστηκε σε δύο φάσεις. Οι τοιχογραφίες της πρώτης φάσης που καλύπτουν το ιερό, τον κυρίως ναό και το μεγαλύτερο τμήμα της λιτής σχετίζονται με χορηγία του ηγουμένου της μονής Μητροφάνου και του ιερομονάχου Γρηγορίου. Οι τοιχογραφίες της δεύτερης φάσης, οι οποίες περιορίζονται στο δυτικό τοίχο της λιτής και στην κάτω ζώνη των πεσσών που τριβήλου, έγιναν από το ζωγράφο ιερέα Νικόλαο τον καστρήσιο, με πρωτοβουλία του ηγουμένου της μονής Γρηγορίου, το 17ο αι.

Στο βορειοδυτικό τμήμα του περιβόλου βρίσκεται το νέο καθολικό, το οποίο κτίστηκε το 1798, και ανήκει στον τύπο του τρίκογχου σταυροειδούς εγγεγραμμένου ναού με ευρύχωρη λιτή στη δυτική του πλευρά και προστώο κατά μήκος της βόρειας πλευράς του ναού. Οι επιφάνειες των τοίχων του νέου καθολικού που ήταν μέχρι τη δεκαετία του 1980 ακόσμητες σήμερα κοσμούνται με έργα του γνωστού αγιογράφου της εποχής μας Τσοτσώνη.