Монастырская обитель была основана в 1508 году монахом Горицкого монастыря и иноком Переславского Никитского монастыря Даниилом, в простонародье прознанном Даниилом Переславским, духовным наставником великого князя Василия III и крестным отцом Ивана Грозного.
Монастырь располагался на «божедолье» - братских могилах, в которых хоронились умершие без церковного покаяния, бедняков, не имевших родственников и бродяг. Место было выбрано Даниилом не случайно - еще будучи игуменом Горицкого монастыря, он надолго покидал монастырские стены и бродил по окрестностям Переславля, помогал нищим, калекам, отпевал «нечаянно умерших» и потому не получивших отпущения грехов. Даниил часто бывал на «божедомье». Здесь он хотел основать новый монастырь и поминать всех погребенных в скудельницах во время литургии, но местные церковные власти противились этому.
Основанию обители помог случай: Даниил был духовником опальных переславских бояр Челядниных и однажды, когда он служил в их домовой церкви, явился гонец из Москвы с вестью о снятии великокняжеской опалы. В благодарность за свершившееся чудо Челяднины помогли Даниилу получить у московского митрополита разрешение на строительство монастыря и рассказали о переславском праведнике великому князю Василию III.
Первоначально новая монастырь получил название Всехсвятского, так как ее единственный деревянный храм был освящен в память Всех Святых. Монастырь сразу же стал пользоваться вниманием великокняжеской семьи, его неоднократно посещал Василий III. В 1532 году в честь рождения великокняжеского наследника Иоанна IV Грозного в монастыре был возведён Троицкий собор с приделом святого покровителя новорожденного Иоанна Крестителя. Сам монастырь переименовали в Троицкий по посвящению главного храма Святой Троице.
Преподобный Даниил представился 7 апреля 1540 года и был погребен возле жертвенника Троицкого собора.
В XVI столетии Троицкий монастырь был почитаемой обителью. Здесь жил ученик преподобного Даниила – будущий митрополит Всея Руси Афанасий, написавший после смерти своего наставника его Житие. Отсюда происходит другой известный русский святой – друг и постриженик Даниила Герасим Болдинский - впоследствии основатель Троицкого Болдина монастыря.
Обитель серьёзно пострадала в Смутное время – в 1615 году Троицкий монастырь был захвачен, разграблен, монастырская братия истреблена.
Начало расцвета монастыря в XVII веке было связано и с деятельностью знаменитого ростовского митрополита Ионы Сысоевича. 30 декабря 1652 года (12 января 1653 года по новому стилю) были обретены и освидетельствованы митрополитом Ионой мощи преподобного Даниила Переславского. В том же году игумен Тихон при поддержке митрополита Ионы добился признания мощей «истинными», после чего Даниил был канонизирован, а монастырю была дана грамота на строительство церкви во имя преподобного Даниила. В 1660 году новый храм был пристроен к Троицкому собору с северной стороны (Данииловский предел Троицкого собора). В 1687 году была возведена миниатюрная церковь Всех Святых (Всесвятская церковь). В 1689-1700 годах были отстроены  колокольня, братский корпус, монастырские стены, а в 1695 году был возведен Трапезный храм Похвалы Богородицы (Похвалинская церковь), выделявшийся необычными архитектурными формами. В 1700 году была возведена надвратная церковь Тихвинской Иконы Божьей Матери, расположившаяся над Святыми вратами монастыря. В 1716 году состоялось перенесение святых мощей преподобного Даниила в раке под сень арки Троицкого собора.
С 1753 по 1788 года в монастыре помещалась Переславская духовная семинария, с 1788 года - Переславское духовное училище, переведенное в 1881 году в помещения Горицкого монастыря.

Свято-Троицкий Данилов монастырь был крупным феодалом:

• в 1646 году, после Смутного времени, разорённый монастырь владел 335 дворами и 792 мужских душ крестьян
• в 1678 году монастырь владел 451 двором с живущими в них людьми
• в 1701 году монастырь владел 751 двором и 3000 мужских душ крестьян
• 1749 году монастырь владел 3043 мужских душ крестьян
• в 1754 году монастырь владел 3173 мужских душ крестьян

Монастырские сёла и деревни: Бакшеево, Бибирево, Большая Брембола, Будовское, Григорово, Загорье, Кичибухино, Купанское, Луговая слобода, Любимцево, Романово на Рокше, Рушиново, Савельево, Самарово, Сарево, Твердилково, Троицкое, Даниловская слободка.
До 1918 года Свято-Троицкий Данилов монастырь имел государственный статус второклассной общежительной мужской обители Владимирской и Суздальской епархии.