Ο ναός χρονολογείται από το έτος 380 και τον ίδρυσαν δύο Αθηναίοι ιερομόναχοι, ο Βαρνάβας και Σοφρώνιος, στους οποίους, όπως λέει η παράδοση, παρουσιάστηκε η Παναγία και τους ζήτησε να ιδρύσουν το μοναστήρι στο όνομά της σε βουνό του Πόντου.
Το 635 το μοναστήρι καταστράφηκε και ανακαινίστηκε το 644 για έξι αιώνες ήταν ο φάρος της Ορθοδοξίας σε όλη την Ανατολή.
Κατά την περίοδο της βυζαντινής αυτοκρατορίας, και κυρίως των αυτοκρατόρων Κομνηνών, γνώρισε τη μεγαλύτερη ακμή καθώς όλοι τιμούσαν την Παναγία Σοτυμελά με χρυσόβουλα προνόμια.
Την περίοδο της τουρκοκρατίας η ιερά μονή ήταν το προπύργιο της Ορθοδοξίας και του ελληνισμού. Οι μοναχοί της δίδασκαν γλώσσα και θρησκεία μαζί. Οι σουλτάνοι την σεβάστηκαν και μάλιστα εξέδωσαν φιρμάνι προστασίας.
Μετά την μικρασιατική καταστροφή, το μοναστήρι ερημώθηκε και οι Τούρκοι άρπαξαν ό,τι πολύτιμο βρήκαν.
