El monasterio se funda en el año 1357 cuando lo ermitaños que vivian en el valle de Millares reciben la propiedad de la tierra de manos del caballero alcireño Arnau de Serra, señor de las tierras de La Murta, previa autorización del rey Pedro el Ceremonioso, con la condición de formar una comunidad religiosa bajo la regla de la Orden de los Jerónimos. Por un abula papal de Gregorio XI se acogen a esta orden en 1376.

En 1586, el monasterio recibió la visita del rey Felipe II acompañado por el príncipe Felipe y la Infanta Isabel Clara Eugenia. El rey inauguró el nuevo puente de acceso al recinto monacal, sobre el barranco de la Murta, que fue bautizado con su nombre.

Del resto del conjunto destaca, además, la Torre de las Palomas con rasgos militares- defensivos por lo que segun algunas fuentes se denomina Monsterio Fortificado al conjunto arquitectónico.

Ademas de alojar a reyes, el monasterio recibió la visita de otras personalidades relevantes, como San Vicente Ferrer. Tambien fue un lugar referente para los peregrinos.

En el siglo XV, la familia Vich, miembros de la aristocracia del Reino de Valencia, comienzan a hacer donaciones al monasterio. Desde la construccion de la iglesia hasta la donación de importantes obras, principalmente pictóricas, el mecenazgo de esta familia sobre el monasterio llegaria hasta el siglo XVII.

Algunas de las obras mas relevantes del monasterios pertenecen a autores como Bassano, Juan y Francisco Ribalta, El Greco, Pedro Orrente o Alberto Durero. La mayoría de estas obras, se conservan en el Museo de Bellas Artes de Valencia y en el Museo del Prado.

En 1835 el monasterio cerró definitivamente debido a la aplicación de los decretos de exclaustración de Mendizabal.

Los años posteriores sufrió un gran deterioro hasta que en 1989 el Ayuntamiento de Alzira se hizo cargo de la propiedad y en 1998 se declaró Bien de Interés Cultural del Patrimonio Cultural Valenciano.