Своим возникновением монастырь святой великомученицы Екатерины обязан чуду, произошедшему с Царем Алексеем Михайловичем, известным своей набожностью и радением о Христовой Церкви. Верно, по усердным молитвам Царя, святая великомученица Екатерина осчастливила его чудесным своим явлением: она предстала пред Царем на его подмосковных дворцовых землях.

В старину любимым развлечением русских царей была соколиная и псовая охота. Как нельзя более подходили для этого березовые рощи и заросли орешника, чередовавшиеся с обширными полями, пересекаемые мелководными чистейшими ручейками. Эта местность, называемая «Ермолинские Рощи» — по названию соседнего села Ермолино – входило в состав дворцовой Домодедовской волости.

Для своей царской потехи Царь Алексей Михайлович повелел устроить на землях Ермолинских Рощ зверинец, около которого любил часто охотиться. Однажды после охоты, Царь велел остаться на ночлег в роще.Ночью, когда Царь почевал, вдруг показалось ему, что шатер его осветился необыкновенным сиянием, и перед ним предстала дева ангельской красоты, облаченная в белую, как снег, одежду» «Не ужасайся, Царь, – сказала она, – но благодари Господа. В эту ночь по Его воле разрешилась от бремени супруга твоя и принесла тебе дщерь на утешение». Царь узнал небесную гостью – это была великомученица Екатерина.

Пробудившись от сна, объятый одновременно ужасом и радостью, велел Государь будить всех бояр и холопов, и, объявив о чудном видении, приказал тут же отправляться в Москву. У села Коломенского встретился охотникам гонец, который летел им навстречу, чтобы сообщить Государю радостную весть: Царица родила дочь. Царь, обливаясь слезами умиления, снял шапку и, осенив себя крестным знамением, воскликнул: «Чудны дела Твои, Господи!» И тогда же он положил на месте чудного видения основать монастырь, а свою дочь назвать в честь явившейся ему святой великомученицы Екатерины. Событие это произошло 24 ноября (7 декабря н.ст.) 1658 года.

Первые строения монастыря были сделаны из дерева, однако уже в мае 1664 года Царь Алексей Михайлович повелевает деревянные постройки продать или разобрать на иные цели и возвести здесь каменные сооружения: одно — для церковного причта, другое — для содержания престарелых Царских слуг. Строительство Государь поручил приказчику из Москвы А.Мерчукову. Со всех сторон подвозили к пустыни необходимые материалы.

Государь сам следил за устроением новой обители. К лету 1667 года начались работы по внутреннему благоустройству палат. Деньги на строительство и содержание пустыни, на церковную утварь и облачения священно-служителей жалуются из «комнатных Государевых денег». В дар церкви Алексей Михайлович приносит икону святой великомученицы Екатерины, украшенную драгоценной ризою, прославившуюся как чудотворная.

С 1674 года церковь с небольшим кладбищем, деревянными и двумя каменными строениями именуется уже пустынью «Екатерининские Рощи», а в 1679 году поднимается новая каменная церковь. На северной стороне обители возвышалась над Святыми вратами каменная колокольня также «об одной главе», «крытая тесом на обе стороны».

Новая церковь была освящена 11 октября 1679 года. В этот день Государь Феодор Алексеевич «ходил из Москвы в село Коломенское, а из села Коломенского — в Екатерининскую Рощу ко освящению церкви... А за ним, Великим Государем, бояре и князья: Василий Васильев Голицын, Михаил Григорьев Ромадановский... Собакин... Шакловитый» — и другие приближенные Царские слуги.
С 1764 года пустынь числится заштатной.

Годы Царствования Государыни императрицы Екатерины Великой стали годами бурного строительства небольшой подмосковной пустыни. Правда, своим возрождением пустынь более обязана митрополиту Московскому Платону (Левшину), а с 1784 года — настоятелю обители иеромонаху (впоследствии архимандриту) Мелхиседеку.

Война 1812 года не причинила обители особого вреда.

Первую мировую войну Екатерининская пустынь встретила, руководимая игуменом Пантелеимоном, который настоятельствовал с 25 октября 1915 года вплоть до закрытия монастыря в 1918 году.
С началом войны беженцы размещаются по казармам и ночлежкам, приходским школам, частным особнякам и квартирам, а с 1994 года монашеская жизнь была вновь возобновлена.