Va ser construït per regraciar la Mare de Déu la victòria dels portuguesos sobre els castellans a la batalla d'Aljubarrota, l'any 1385, tot complint així la promesa del rei Joan I. La batalla va posar el punt final a la crisi de 1383-1385.

La construcció començà l'any 1386 i es perllongà durant dos segles, acabà pels voltant de 1517, al llarg del regnat de set reis diferents. Va caldre el treball de quinze arquitectes (Mestre das Obras da Batalha), tot i que per a set d'ells el títol va ser merament honorari. La construcció requerí un enorme esforç, amb l'ús d'extraordinaris recursos humans i materials. S'hi van desplegar noves tècniques i estils artístics, alguns d'ells desconeguts a Portugal fins aleshores.

L'obra va ser iniciada l'any 1386 per l'arquitecte portuguès Afonso Domingues, qui la va continuar fins a l'any 1402. Va ser l'autor dels plànols i de la major part de les estructures de l'església i el claustre. El seu estil era essencialment gòtic Rayonnant, tot i que amb influències del gòtic perpendicular anglès. Hi ha similituds amb la façana de York Minster i amb el transsepte de la Catedral de Canterbury.

A Domingues el va succeir David Huguet des de 1402 fins a 1438. Aquest arquitecte, probablement d'origen català, va introduir-hi l'estil gòtic Flamboyant. Açò és palès en la façana principal, la cúpula de la sala capitular de planta quadrada, la capella del Fundador, l'estructura bàsica de les Capelles Imperfectes i les naus est i nord del claustre principal. Va aconseguir una alçada en la nau de 32,46 m. Alterant les proporcions va fer que en l'interior, la nau semblara encara més estreta. També va completar el transsepte, però morí abans de concloure les Capelles Imperfectes.

Durant el regnat d'Alfons V de Portugal, l'arquitecte portuguès Fernão de Évora va continuar-ne la construcció entre 1448 i 1477. Va afegir-hi el Claustre d'Alfons V. Va ser succeït per l'arquitecte Mateus Fernandes el Vell, en el període 1480-1515. Aquest mestre de l'estil manuelí treballà al portal de les Capelas Imperfeitas. Junt amb el famós Diogo de Boitaca va realitzar la traceria de les arcades del Claustre Reial. Les obres van continuar-hi al regnat de Joan III de Portugal amb l'addició de la refinada tribuna renaixentista (1532) per João de Castillo. La construcció es va aturar quan el rei va decidir invertir tots els esforços en la construcció del Monestir dels Jerònims a Lisboa.

El terratrèmol de 1755 va fer-hi alguns danys, però els desperfectes més greus els van fer les tropes napoleòniques del mariscal Masséna, que van saquejar i calar foc al complex els anys 1810 i 1811. Quan els dominics van ser expulsats del monestir, l'any 1834, l'església i el monestir van ser abandonats i deixats en ruïna.

L'any 1840, el rei Ferran II de Portugal va iniciar un programa de restauració de l'abandonat monestir en runes, salvant així aquesta joia de l'arquitectura gòtica. La restauració es va estendre fins als primers anys del segle xx. El conjunt va ser declarat monument nacional l'any 1907. El 1980 el monestir va ser reconvertit en museu.

El Monestir de Batalha va ser declarat Patrimoni de la Humanitat per la UNESCO l'any 1983.