El Monasterio de Santa Maria de Santes Creus fue fundado por Guillem Ramon I, senescal de Barcelona, en 1150. Inicialmente estaba situado en Valldaura, cerca de Barcelona, pero los frailes solicitaron el traslado al cabo de pocos años debido a las malas condiciones del terreno. En 1155 el conde Ramón Berenguer IV de Barcelona cedió a los monjes unas tierras en Ancosa, pero tampoco era una ubicación adecuada. Finalmente, en 1160 Gerard de Jorba y Guillem de Montagut donaron a los monjes el paraje de Gaià, donde se erigió definitivamente el monasterio. En 1168 el papa Alejandro III confirmó la independencia del monasterio de las diócesis de Barcelona y de Tarragona. Posteriormente, el monasterio recibió nuevas donaciones que ampliaron sus dominios.

Las obras del edificio se extendieron entre 1174 y 1225. En el siglo XIII la Corona de Aragón asumió la protección del monasterio y sus abades se convirtieron en capellanes reales. El rey Jaime II de Aragón construyó un palacio en el monasterio para utilizarlo como residencia y panteón real. Durante un tiempo el monasterio conservó las tumbas de los reyes Pedro III, Jaime II y su esposa Blanca de Anjou. El rey Pedro IV de Aragón añadió una muralla al edificio del monasterio, pero trasladó la residencia y el panteón real al Monasterio de Santa María de Poblet.

El monasterio participó en la fundación de los monasterios de Santa María de la Valldigna (1297) y Altofonte, en Sicilia (1308). También tomó parte en la fundación de la Orden de Montesa en 1319. A lo largo de su historia, el número de monjes osciló entre los 16 y los 35. En 1452 el monasterio se hizo cargo de los bienes del Monasterio de Nuestra Señora de Bonrepòs.

El monasterio se unió a la Congregación de Aragón en 1616. En el siglo XVII se reformó el palacio y en el siglo XVIII se construyó una enfermería y se amplió el refectorio. Durante la Guerra de la Independencia (1808-1814), los monjes tuvieron que abandonar el monasterio porque fue ocupado por las tropas francesas, aunque el edificio no sufrió daños. El monasterio fue cerrado y perdió sus bienes durante el Trienio Liberal (1820-1823) debido a la supresión de las órdenes monásticas por la Ley sobre monasterios y conventos de 25 de octubre de 1820.

El monasterio fue suprimido definitivamente por el gobernador civil de Tarragona en el verano de 1835, tras los sucesos de Reus y Barcelona. La exclaustración fue confirmada por el Real Decreto de 11 de octubre de ese año suprimiendo los monacales.