Fondata nel 529 da San Benedetto da Norcia sul luogo di un'antica torre e di un tempio dedicato ad Apollo, situato a 519 metri sul livello del mare, ha subito nel corso della sua storia un'alterna vicenda di distruzioni, saccheggi, terremoti e successive ricostruzioni.

Nel 577, durante l'invasione dei Longobardi, il monastero venne distrutto per la prima volta e la comunità dei monaci, con le spoglie del santo fondatore, dovette ripararsi a Roma. Poi, dal 643 i monaci trovarono ospitalità dalla comunità di San Colombano a Bobbio e in seguito nei vari monasteri ed abbazie colombaniane in Italia ed in Europa, diffondendo enormemente le comunità benedettine.

Ricostruita intorno al 717 sotto l'impulso di Petronace di Montecassino, l'abbazia venne distrutta una seconda volta dai Saraceni nell'883, venendo riedificata per volere di papa Agapito II solo nel 949.

Per tutto il medioevo, l'abbazia fu un centro vivissimo di cultura attraverso i suoi abati, le sue biblioteche, i suoi archivi, le scuole scrittorie e miniaturistiche, che trascrissero e conservarono molte opere dell'antichità. Testimonianze storiche del più alto interesse e di sicura validità sono state raccolte e tramandate a Montecassino: dai primi preziosi documenti in lingua volgare ai famosi codici miniati cassinesi, ai preziosi e rarissimi incunaboli.

Il più illustre dei suoi abati fu forse Desiderio, il futuro papa Vittore III (sepolto nell'abbazia stessa), che alla fine dell'XI secolo fece ricostruire completamente l'abbazia ed ornò la chiesa di preziosissimi affreschi e mosaici, il cui riflesso si può ancora oggi scorgere in quelli che lo stesso abate fece eseguire in Sant'Angelo in Formis.

Distrutta da un terremoto nel 1349 e nuovamente ricostruita nel 1366, l'abbazia assunse nel XVII secolo l'aspetto tipico di un monumento barocco napoletano, grazie anche alle decorazioni pittoriche di numerosi artisti tra i quali Luca Giordano, Francesco Solimena, Francesco de Mura, Paolo de Matteis e Sebastiano Conca.