O proxecto inicial tivo a dirección de Diogo de Castilho e João de Ruão, comezando as obras en 1538. Estendéronse até 1670, co remate da Igrexa da Nosa Señora do Pilar.
Posteriormente, no contexto da Guerra Civil Portuguesa, cando ocorreu o cerco do Porto (xullo de 1832 - agosto de 1833), as tropas liberais instaláronse nas dependencias do mosteiro, proporcionando apoio ás forzas liberais sitiadas da outro beira do río Douro.
Ó final do conflito, froito dos constantes ataques que sufriu, atopábase en deplorábel estado de ruína, caendo en abandono. En 1834, foi creada a "Real Irmandade de Nossa Senhora do Pilar" e, en 1925, o "Grupo de Amigos do Mosteiro da Serra do Pilar" que gradualmente foron procedendo á recuperación do conxunto, recualificado como espazo museolóxico.