Το όνομα της Μονής οφείλεται στη θαυματουργή εικόνα της «Παναγίας Προυσιώτισσας». Η εικόνα αυτή κατάγεται από την Προύσα της Μικράς Ασίας. Εικάζεται ότι είναι έργο του Ευαγγελιστή Λουκά. Κατά την παράδοση, η Μονή ιδρύθηκε τον 9ο αιώνα (κατ' άλλους τον 12ο αιώνα, με χρονολόγηση των παλαιότερων ανεπίγαφων τοιχογραφιών του καθολικού). Την εποχή εκείνη, Αυτοκράτορας του Βυζαντίου ήταν ο Θεόφιλος (829-842), ο οποίος ήταν εικονομάχος. Η εικόνα της Παναγίας βρισκόταν σε ναό της Προύσας, αλλά υπό τον φόβο ότι θα καταστραφεί βάσει διατάγματος του Αυτοκράτορα, φυγαδεύτηκε στη Στερεά Ελλάδα. Η παράδοση συνδέει το καταφύγιο της εικόνας, τη σημερινή τοποθεσία της Μονής, με θαύματα που συνέβησαν κατά τη μεταφορά της εικόνας εκεί. Κατά την παράδοση, ο νέος που τη μετέφερε, μαζί με κάποιον υπηρέτη του, αποφάσισαν να ιδρύσουν μοναστήρι στο σημείο αυτό, καθώς διαπίστωσαν ότι ήταν αδύνατο να μετακινήσουν την εικόνα από εκεί. Οι ίδιοι έγιναν οι πρώτοι μοναχοί, με τα ονόματα Διονύσιος και Τιμόθεος.
Η Μονή παρέμεινε ενεργή όλα τα χρόνια που ακολούθησαν, αν και η φήμη της δεν ήταν πολύ μεγάλη, λόγω και του δύσβατου της περιοχής. Το 1587 πυρκαγιά κατέστρεψε το καθολικό της Μονής. Αυτό κτίστηκε εκ νέου και υπάρχει μέχρι σήμερα. Το 1748 η Μονή έγινε Σταυροπηγιακή.
Κατά την Επανάσταση του 1821 υπήρχε εκεί μεγάλη μοναστική αδελφότητα, η οποία λειτούργησε και σχολείο. Κατά την εποχή εκείνη η Μονή αποτέλεσε καταφύγιο για πολλούς αγωνιστές (Λάμπρο Κατσαντώνη, Γεώργιο Καραϊσκάκη, Μάρκο Μπότσαρη και άλλους). Μάλιστα ο στρατηγός Καραϊσκάκης δώρισε το ασημένιο κάλυμμα της εικόνας σε ένδειξη ευγνωμοσύνης για τη θέρμη, η οποία τον ταλαιπωρούσε και από την οποία γιατρεύτηκε κατά την παραμονή του στη Μονή. Το Σκευοφυλάκιο της Μονής διαθέτει σήμερα τα όπλα του Καραϊσκάκη.
Αμέσως μετά την απελευθέρωση, η Μονή παρήκμασε ηθικά και υπέστη οικονομική κακοδιαχείριση, από την οποία την ανόρθωσε ο Αγιορείτης πνευματικός Κύριλλος Καστανοφύλλης, ο οποίος προσεκλήθη για το σκοπό αυτό.
Μεγάλο μέρος της Μονής κάηκε από τους Γερμανούς στις 16 Αυγούστου του 1944. Καταστράφηκαν πολλά κειμήλια, σκεύη, χειρόγραφα και βιβλία, αλλά ευτυχώς όχι και η πολύτιμη εικόνα της Παναγίας, η οποία είχε τοποθετηθεί σε κρύπτη.
Μετά τον Εμφύλιο Πόλεμο ξεκίνησε εκ νέου η ανοικοδόμιση της Μονής από τον ηγούμενο Γερμανό, η οποία συνεχίστηκε και στη δεκαετία του 1970 από τον τότε ηγούμενο της μονής και μετέπειτα ηγούμενο της Ιεράς Μονής Δοχειαρίου του Αγίου Όρους Γρηγόριο.Η Ιερά Μονή Προυσσού είναι ένα από τα λίγα μοναστήρια που σώζονται στην Ευρυτανία. Το καθολικό της είναι ενδιαφέρων ναΐσκος, σταυροειδής με τρούλλο. Στα δυτικά του, στη ρίζα του βράχου, υπάρχει κρύπτη διαμορφωμένη σε παρεκκλήσι. Οι σήμερα σωζόμενες τοιχογραφίες φιλοτεχνήθηκαν γύρω στο 1785. Μέσα στην κρύπτη διασώζονται στην εξωτερική πλευρά τοιχογραφίες του 13ου αιώνα, ενώ εσωτερικά υπάρχουν δύο στρώματα, από τα οποία το ένα χρονολογείται στα 1518. Πολύ αξιόλογο είναι και το ξυλόγλυπτο τέμπλο της κρύπτης, που χρονολογείται στα 1810.
Το Σκευοφυλακίου της Μονής περιέχει πλήθος πολύτιμων χειρόγραφων Κωδίκων, εικόνες, ιερά σκεύη, λειψανοθήκες και βιβλία. Στη Μονή λειτουργεί ενδιαφέρον μουσείο με μέρος των θησαυρών, όπως εικόνες από το 15ο και 16ο αιώνα, ιερά άμφια, αργυρά και χρυσά δισκοπότηρα, χειρόγραφοι κώδικες, τυπογραφημένα βιβλία και το σπαθί του Καραϊσκάκη.
Έξω από τη Μονή υπάρχουν δύο κάστρα αριστερά και δεξιά, οι «πύργοι του Καραϊσκάκη». Υπάρχει επίσης εκκλησάκι των Αγίων Πάντων, που κτίστηκε το 1754. Τέλος, σώζεται και το κτίριο που στέγασε επί Τουρκοκρατίας τη «Σχολή Ελληνικών Γραμμάτων» που λειτούργησε στη Μονή.
