Монастырь был основан в 1435 году иноком нижегородского Печерского монастыря Макарием. Обитель находится на левом волжском берегу, в пойменных лугах урочища, известного тогда под именем Желтые воды, или Желтые пески в устье реки Керженец, в 90 километрах от Нижнего Новгорода. Желтое озеро — старица Волги — существовало еще в начале XIX века, но вскоре было поглощено рекой. Волга подступает к самым стенам монастыря, и обитель будто встает из воды, как град Китеж.
Расцвет обители, основанной Макарием, длился всего пять лет — в 1439 году пустынь была разрушена ханом Улу-Махметом. Большинство монахов было убито, а сам Макарий уведён в плен в Казань. Вскоре хан отпустил его, запретив, однако, возобновлять монастырь на прежнем месте.
Обитель была восстановлена лишь спустя 190 лет, в 1620 году. Согласно преданию, возродил ее монах Тетюшского монастыря Авраамий, уроженец Мурома. В 1624 году была срублена деревянная Троицкая церковь, через два года построена Успенская. А в середине XVII-го столетия за очень короткий срок, с 1651 по 1667 год, здесь был создан на редкость целостный и живописный монастырский ансамбль, дошедший до наших дней. Сохранилась высокая крепостная стена с кельями и надворной церковью Михаила Архангела, пятиглавый Троицкий собор, Макарьевская и Успенская церкви. Троицкий собор представлял собой торжественное и грандиозное здание. Его украшал резной золоченый иконостас, с потолка свисали громадные паникадила, ризы икон сверкали золотом, серебром, драгоценными камнями. Стены собора сверху донизу покрывали яркие нарядные фрески. «Впечатление роспись производила поистине ошеломляющее, — пишет М. П. Званцев, один из последних, кто видел росписи Троицкого собора. — Она была величественна, сдержанна по цвету, рисунок и цветовое решение росписи отличались высокими художественными достоинствами». В 1930-е годы драгоценные фрески Троицкого собора были забелены. Как считают специалисты, росписи были выполнены на рубеже XVII-XVIII веков артелью костромских мастеров. Троицкий собор — единственный в Нижегородской области храм с сохранившейся древнерусской живописью.

В 1662-1667 годы монастырь был окружен каменной стеной с девятью башнями. Стены образуют почти правильный квадрат размерами в 200 квадратных метров метров, их высота достигает восьми метров, ширина — 2,5 метра. Со стороны берега с трех сторон монастырь окружала дополнительная цепь стен и башен, а перед воротами было устроено предмостное укрепление. Остатки этих укреплений исчезли в XIX веке. На южной стороне некогда находились еще две квадратные башни. Одна в XVIII веке была перестроена под кельи, вторая обращена в церковь. По мнению исследователей, зодчим монастырского ансамбля, возможно, являлся каменных дел подмастерье Максим Апсин. В 1677 году было завершено строительство мощной монастырской крепости, поставленной для защиты монастыря и ярмарки. В октябре 1670 года его стены выдержали осаду разинцев под предводительством самозванца, казачьего атамана Максима Осипова, который называл себя царевичем Алексеем Алексеевичем. Иноки отбились. Но спустя некоторое время к повстанцам подошел новый отряд разинцев во главе с Михаилом Чертоусенко, и защитники монастыря вынуждены были отступить. Ворвавшиеся в монастырь повстанцы, среди которых преобладали местные жители, «святую обитель разорили, монастырскую всякую казну и всякие годовые казенные запасы и оружие и с конюшего двора стоялые и работные лошади и всю конскую сбрую разграбили без остатку».

В 1641 году у стен обители начала действовать знаменитая Макарьевская ярмарка, и с этого времени монастырь стал строиться и благоукрашаться благодаря пошлинным доходам и добровольным вкладам гостивших здесь купцов. Монастырь достиг своего наивысшего расцвета. Так, патриарх Антиохийский Макарий, посетивший обитель в 1666 году, назвал ее «вторым Иерусалимом». Дважды в монастыре побывали царские особы: император Петр I и императрица Екатерина Великая
«Нельзя в целом изобразить впечатлений, чувствуемых на Макарьевской ярмарке. Надобно видеть ее, чтобы составить себе понятие о бесчисленной толпе людей, находящихся в беспрерывном движении, о многих тысячах экипажей, телег, кои на пространстве нескольких верст покрывают все пространство земли», — так описывал в 1805 году Макарьевскую ярмарку царский лейб-медик Г. Реман. В 1816 году Макарьевская ярмарка была перенесена в Нижней Новгород и стала называться Нижегородской. Перенос ярмарки сказался на доходах монастыря. Он быстро пришел в упадок. Волжские воды стали приближаться к стенам обители, постепенно разрушая наружную линию его укреплений. Под угрозой полного разрушения в 1868 году обитель была закрыта. Через пятнадцать лет, в 1883 году, монастырь был восстановлен, но уже как женский.
За годы советской власти монастырские храмы и строения постепенно разрушались и приходили в упадок.
В 1990 году Свято-Троицкий Макарьевский Желтоводский женский монастырь был передан Нижегородской епархии. К 2005 году отреставрированы и освящены монастырские храмы. В настоящее время обитель переживает свое третье возрождение.
Макарий родился в Нижнем Новгороде в 1349 году, и ещё подростком ушел в нижегородский Вознесенский монастырь. Однако через некоторое время, ища уединения, он покинул обитель. Странствуя несколько лет, Макарий подвизался на Волге, и основал Желтоводский монастырь во имя Пресвятой и Живоначальной Троицы. За четыре года существования обители к Макарию присоединилось немало монахов, обитель прославилась, на её обустройство давал пожертвования великий князь Василий Тёмный. Согласно житию, преподобный Макарий, «обходясь ласково и беседуя с приходящими иноверцами», обратил в православие немало мордвы, татар, марийцев и чувашей. Но просуществовал монастырь после основания недолго — миссионерская деятельность старца Макария встревожила ордынских правителей, в 1439 году войска татарского хана Улу-Мухаммеда сожгли обитель, побили местное население, а многих, в том числе и Макария, увели пленными в Казань. Через некоторое время его все-же отпустили, взяв обещание не возрождать православной обители. Макарий ушел из этих мест в леса на реку Унжу, где основал Унженский монастырь и умер в возрасте 95 лет.
Согласно легенде, когда грозный Улу-Махмет осматривал добычу, то обратил внимание на преподобного. Приведшие пленного рассказали хану о его доблестях: «Этот муж кроткий; ни словом, ни делом не причинил никому зла не только своим, но даже и нашим единоплеменникам». Выслушав такой отзыв о пленном старце и его глубоким смирением, грозный хан смягчился. «Для чего оскорбили вы столь доброго и святого мужа, не спорившего с вами, и разорили его жительство? Или вы не знаете, что за таких кротких людей может прогневаться сам Аллах, который есть един над всеми?» С этими словами Улу-Махмет приказал отпустить старца. Выйдя на свободу, Макарий начал ходатайствовать об освобождении других пленных. Хан согласился на просьбу Макария и даровал свободу пленным, но приказал Макарию, чтобы он более не оставался на прежнем месте, но избрал бы другое, по своему произволению.
Из Макарьевской обители вышли такие известные исторические личности, как будущий патриарх Никон и его непримиримый враг — Аввакум Петров, архиепископ Сибирский и Тобольский Симеон, протопопы Стефан Вонифатьев и Иван Неронов.
Можно пройти вокруг стен монастыря и увидеть в современном поселке храм XVIII в, который служит напоминанием об исчезнувшем городе Макарьеве. Храм выполнен по проекту известного в Нижнем Новгороде архиектора Я.Ананьина, который был учеником самого Растрелли.
Недалеко от монастыря находится необычный музей «Сказка», где мир представляется нереальным: плетенный из проволок паук, Баб-Яга, фантастические деревянные цветы, различные инсталляции. Здесь на старинных фотографиях можно увидеть Макарьев таким, каким он был раньше. Это музей появился благодаря одной семье — семье Фоминых. Отец — фотограф, сын — художник, внучка — хранительница семейного наследия. Можно пройти вокруг стен монастыря и увидеть в современном поселке храм XVIIIв, который служит напоминает об исчезнувшем городе Макарьеве. Храм выполнен по проекту известного в Нижнем Новгороде архиектора Я.Ананьина, который был учеником самого Растрелли.