L'abbazia è stata fondata nel 1313 quando Giovanni de Tolomei, insieme a Patrizio Patrizi e Ambrogio Piccolomini, si ritirò in un possedimento della sua famgilia per condurre una vita semi-ascetica. Il piccolo gruppo venne poi riconosciuto come congregazione e decisero di unirsi all'ordine dei Benedettini, il cui stile di vita scandisce le giornate dell'abbazia ancora oggi.
Il cuore della struttura è il Chiostro Grande, luogo della vita monastica in comunione con Dio, dal quale si accede a tutte le altre stanze del monastero. Il chiostro è stato tutto affrescato dal Sodoma e autori ignoti con scene di santi, come la scena "di come San Benedetto riceve li due giovinetti romani Mauro e Placido", dove si possono vedere i ritratti di da Vinci e Botticelli.
Come in tutte le abbazie benedettine, è presente la Biblioteca Monumentale. È stata costruita in stile rinascimentale, a tre navate, da fra Giovanni da Verona che ne scolpì i capitelli e intagliò la porta d'ingresso. L'antico fondo librario della biblioteca fu ampliato con una donazione nel 1447 ma poi andò perduto, quello che vediamo oggi proviene dal soppresso monastero olivetano di Santa Maria di Monte Morcino Nuovo di Perugia.