Fondarea Mănăstirii Văratec este legată de numele Bălașei Herescu (1757-1842), fiica preotului Mihail de la Biserica "Sf. Nicolae Domnesc" din Iași. Aceasta viețuia ca rasoforă în Schitul Topolița din apropiere, cu numele de sora Olimpiada. Ea a dobândit mai multe terenuri în poiana Văratec, de la marele vistiernic Deleanu și de la pădurarul Ion Bălănoiu.
Fondarea Mănăstirii Văratec este legată de numele Bălașei Herescu (1757-1842), fiica preotului Mihail de la Biserica "Sf. Nicolae Domnesc" din Iași. Aceasta viețuia ca rasoforă în Schitul Topolița din apropiere, cu numele de sora Olimpiada. Ea a dobândit mai multe terenuri în poiana Văratec, de la marele vistiernic Deleanu și de la pădurarul Ion Bălănoiu.
Sfătuită de starețul Paisie Velicicovschi de la Mănăstirea Neamț, care urmărea desființarea schiturilor mici de călugărițe aflate la marginea orașelor și satelor și concentrarea lor în câteva mănăstiri mai mari, izolate de lume, maica Olimpiada a întemeiat, între anii 1781-1785, o mică sihăstrie în poiana Văratec. În iunie 1785, Olimpiada, împreună cu duhovnicul Iosif, au început construirea unei biserici de lemn cu hramul "Adormirea Maicii Domnului". Lângă biserică, s-au clădit și chilii în care s-au stabilit mai multe călugărițe, fondându-se astfel Schitul Văratec.
Alături de maica Olimpiada, duhovnicul Iosif este considerat și el ca fondator al mănăstirii. Acesta s-a născut în jurul anului 1750, în localitatea Valea Jidanului din Transilvania, și a intrat de tânăr în viața monahală, devenind ucenic al renumitului monah Paisie Velicicovschi, încă de pe când acesta din urmă se afla la Mănăstirea Dragomirna. Părintele Iosif a decedat la 28 decembrie 1828, fiind înmormântat în pronaosul Bisericii "Adormirea Maicii Domnului" de la Mănăstirea Văratec.
În anul 1787, Schitul Văratec a fost unit cu Schitul Topolița pentru a forma un așezământ monahal mai mare și mai bine organizat. Schitul Topolița, înființat cu peste 250 ani în urmă, era așezat în mijlocul satului Topolița. Prin unirea celor două schituri, călugărițele de la Topolița s-au mutat la Văratec. În anul următor, au venit aici și maicile de la Schitul Durău în frunte cu stareța Nazaria, care a fost întărită ca stareță a Schitului Văratec. Schimonahia Nazaria a condus soborul mănăstirii în perioada 1788-1814, fiind ajutată de duhovnicul Iosif.
În anul 1803, dorind să înființeze un Seminar de preoți la Mănăstirea Socola din Iași, mitropolitul Veniamin Costachi al Moldovei a dispus ca cele vreo 50 de maici de la Socola să se mute la Mănăstirea Agapia, care a devenit mănăstire de maici. Printr-o hotărâre a mitropolitului din 10 iulie 1803, semnată și de boierii din Divanul domnesc, Schitul Văratec a fost unit cu Mănăstirea Agapia, dar pentru scurtă vreme.
Printr-un alt decret mitropolitan din 23 septembrie 1803, în cele două mănăstiri a fost înființată o școală monahală de meserii și de cultură generală pentru călugărițe, unde să învețe psaltichie, limba greacă, precum și meșteșugul broderiei și țesătoriei. Mitropolitul a mutat aici și călugărițele din următoarele trei schituri: Prapa Doamna din Iași, Gârcina și Vânătorii Pietrii din Ținutul Neamț. Numărul călugărițelor de la Văratec a crescut mult. Astfel, la 26 septembrie 1811, viețuiau la Văratec 273 călugărițe, dintre care 197 maici și 76 surori de ascultare. Acestea erau împărțite astfel după originea socială: 33 fiice de boieri, 59 fiice de negustori, 105 fiice de țărani, 23 fiice de mazili, 51 fiice de preoți, o fiică de dascăl, una de mocan și una de altă lege.
Ca urmare a creșterii numărului de monahii, biserica de lemn a devenit neîncăpătoare. Astfel, în anul 1808, stareța Nazaria (1788-1814) a început construcția unei biserici de piatră, care a fost finalizată și s-a sfințit în 1812. Lăcașul de cult a fost pictat în anul 1841, după care a fost resfințit de către mitropolitul Veniamin Costachi, atunci fiind amplasată și o pisanie.
În timpul Revoluției din 1821, schitul a fost asediat și prădat de către otomani: odoarele au fost furate, iar călugărițele izgonite sau ucise; în acel an maica Olimpiada s-a refugiat Mănăstirea Secu.
În prima jumătate a secolului al XIX-lea au fost ridicate zidurile de incintă, o trapeză de piatră, câteva chilii și turnul-clopotniță cu trei nivele, situat spre est, unde s-a amenajat prin 1840-1850 Paraclisul "Sf. Nicolae". Un rol important în dezvoltarea obștii monahale de la Văratec l-a avut maica Olimpiada, fondatoarea așezământului, care și-a sacrificat întreaga avere în acest scop. Mai multe soții de boieri au donat moșii acestui așezământ monahal:
- logofeteasa Elencu Paladi a dăruit trei moșii; pe lângă aceasta, pe cheltuiala ei s-a executat în 1816 catapeteasma Bisericii "Adormirea Maicii Domnului"
- maica Elisabeta Balș (d. cca. 1833), născută cu numele de Zoe Rosetti și căsătorită cu logofătul Teodor Balș (1743-1810). În 1832, s-a retras împreună cu fiica ei, Safta Brâncoveanu, la Mănăstirea Văratec. Ea a donat mănăstirii moșia Vulturești. A murit în jurul anului 1833 și a fost înmormântată la Văratec.
- maica Safta Brâncoveanu (1778 - august 1857), fiica lui Teodor Balș și a Zoei Rosetti-Balș (maica Elisabeta Balș), s-a căsătorit în 1793 cu Grigore Brâncoveanu, mare ban al Craiovei, dar nu a avut copii. În 1832, după moartea soțului ei, s-a retras împreună cu mama ei la Mănăstirea Văratec. Fiind din neam de domnitor și având multă avere, ea a făcut multe donații către diferite biserici și mănăstiri, spitale etc. Mănăstirii Văratec i-a donat moșiile Osica și Vlăduleni, veșminte preoțești, acoperăminte cu fir, cărți de cult etc. Și-a topit obiectele de argint făcând din ele ferecături de Evanghelii, îmbrăcăminte la icoane, candele, sfinte vase și postamente de cruci la altar. A murit la 8 august 1857 și a fost înmormântată la Văratec, alături de mormântul mamei sale.
Mănăstirea Văratec a devenit mănăstire independentă în anul 1839, separându-se de Mănăstirea Agapia. Ca starețe au păstorit aici maicile Nazaria (1788-1814), Magdalena (1815-1822) și Olimpiada (1822-1828 și 1834-1842).
În timpul stăreției maicii arhimandrite Eufrosina Lazu (1844-1887), ucenică a maicii Olimpiada, s-au efectuat mai multe lucrări de extindere a mănăstirii și anume:
- în anul 1844 s-a refăcut din piatră Biserica "Nașterea Sf. Ioan Botezătorul", care fusese construită din lemn în 1817, în cimitirul vechi al mănăstirii. În jurul anului 1880, s-au efectuat unele adăugiri la acest lăcaș de cult și s-au pictat pereții interiori și icoanele din catapeteasmă.
- în perioada 1845-1847 s-a construit Biserica "Schimbarea la Față", ca urmare a extinderii așezării mănăstirești spre sud și sud-vest.
- în 1882 s-a refăcut pictura interioară a Bisericii "Adormirea Maicii Domnului" de către zugravii T. Ioan și D. Iliescu
În Mănăstirea Văratec a funcționat o școală de muzică bisericească (1859-1860), o școală sătească mixtă (din ianuarie 1860), Școala primară de fete (de la 1 septembrie 1860), "Școala de adulte" (de la 1 septembrie 1911 până în 1943), frecventată de călugărițele cu vârsta sub 50 de ani, care nu au absolvit clasele primare, Seminarul monahal pentru călugărițe (1948-1950), dar și școala monahală și de cântări bisericești (începând din 1940).
După maica Eufrosina Lazu, au urmat ca starețe arhimandrita Eugenia Negri (1887-1894) și arhimandrita Veniamina Hermeziu (1894-1904).
Mănăstirea Văratec a fost afectată de un incendiu în noaptea de 10/11 iunie 1900, arzând atunci cea mai mare parte a chiliilor și acoperișul bisericii mari. După incendiu, s-a refăcut acoperișul bisericii doar cu două turle, turlele de lemn nefiind reconstruite. De asemenea, s-a construit actualul complex de clădiri din incinta mănăstirii, singurul corp păstrat în forma inițială fiind doar zidul înconjurător, ridicat în perioada 1808-1812. Paraclisul "Sf. Nicolae" a fost refăcut între anii 1903-1909, catapeteasma și interioarele sale fiind pictate de ieromonahul Eftimie Obrocea de la Mănăstirea Ciolanu.
În anul 1909, la Văratec viețuiau 304 maici și surori aflate sub ascultarea stareței Evghenia Teodor.
În 1934, la îndemnul mitropolitului Pimen Georgescu al Moldovei, s-a înființat într-o clădire de pe latura sudică a incintei Atelierul "Regina Maria", unde maicile au lucrat broderii bisericești, covoare și țesături naționale. În mănăstire funcționau în noiembrie 1940 următoarele ateliere: broderie bisericească și legătorie de cărți, covoare, tricotaj, țesut pânză, pictură bisericească și artă decorativă, majoritatea acestora menținându-se și în prezent. Începând din 1960, în această clădire s-a amenajat o bogată colecție muzeală.
În anul 1935, în apropiere de absida răsăriteană a Bisericii "Adormirea Maicii Domnului", a fost amplasată statuia în bronz a Saftei Brâncoveanu realizată de sculptorul Ion Jalea.
Cu sprijinul material și tehnic al statului și al Mitropoliei Moldovei și Sucevei, s-au efectuat începând din anul 1962 importante lucrări de consolidare, restaurare și renovare atât la cele trei biserici, cât și la arhondaric și la unele clădiri din Mănăstirea Văratec. Între anii 1968-1969 a avut loc spălarea și restaurarea picturii de la Biserica "Adormirea Maicii Domnului", lucrarea fiind realizată de pictorul restaurator Arutium Avachian.
În perioada păstoriei ca stareță a maicii stavrofore Nazaria Niță (1973-1995), Mănăstirea Văratec a fost vizitată de patriarhii Pimen Izvekov al Moscovei, Diodor al Ierusalimului și Dimitrios al Constantinopolului, precum și de alți numeroși ierarhi din Biserica Ortodoxă, dar și de alți reprezentanți ai Bisericilor creștine.
În anul 1985 pe locul altarului fostei biserici de lemn a fost amenajat un bazin, pe locul Sfintei Mese fiind amplasată statuia unui înger ținând în brațe o cruce.
În secolul al XX-lea au păstorit aici ca starețe:
- Evghenia Teodor - stareță prin 1909
- arhimandrita Irina G. Lecca (20 ianuarie 1881 - 30 noiembrie 1953) - stareță în perioadele 1940-1942 și 1946-1951
- stavrofora Margareta Ocolescu (10 februarie 1916 - 6 ianuarie 1996) -stareță în perioada 1951 - 1954
- schimonahia Pelaghia Amilcar (1885–1981) - stareță în perioadele 1942-1946 și 1954-1972
- stavrofora Nazaria Niță (7 mai 1928 - 28 octombrie 2001) - egumenă între anii 1958-1965 și stareță în perioada 1973-1995
Începând din anul 2002, stareță a mănăstirii este maica stavroforă Iosefina Giosanu, sora episcopului Ioachim Giosanu și nepoată a arhimandritului Ioanichie Bălan.
În ședința Sf. Sinod al Bisericii Ortodoxe Române din 5-7 martie 2008, s-a pus în discuție canonizarea acestor nouă sfinți nemțeni, la propunerea Mitropoliei Moldovei și Bucovinei. Sfântul Sinod a luat hotărârea ca cei nouă sfinți propuși să fie canonizați. Printre cei nouă sfinți canonizați s-a aflat și Cuviosul Iosif de la Văratec, a cărui zi de pomenire a fost aleasă data de 16 august. Proclamarea solemnă a canonizării celor nouă sfinți nemțeni a avut loc la 5 iunie 2008, la Mănăstirea Neamț, și a fost celebrată de către patriarhul Daniel.
La 16 august 2008, de sărbătoarea hramului Bisericii "Adormirea Maicii Domnului", la Mănăstirea Văratec a avut loc slujba de proclamare locală a canonizării Cuviosului Iosif, fondator și duhovnic al mănăstirii. Slujba religioasă a fost oficiată de mitropolitul Teofan Savu al Moldovei și Bucovinei, care a citit actul de canonizare al Sf. Iosif. La această ceremonie au participat și IPS Pimen Zainea, arhiepiscopul Sucevei și Rădăuților, PS Calinic Botoșăneanul, episcop-vicar al Arhiepiscopiei Iașilor și PS Ioachim Băcăuanul, arhiereu-vicar al Episcopiei Hușilor.