Vanaf de 9e eeuw werden de natuurlijke zandstenen torens beklommen door kluizenaars die daar hun eigen leefomgeving creëerden en slechts af en toe naar beneden kwamen. Een voorbeeld was de kluizenaar Barnabas, die hier een religieus schuiloord zocht in een grot. Anderen volgden zijn voorbeeld.

Vanaf de 11e eeuw trokken elders verdreven monniken naar het gebied. Halverwege de 14e eeuw verrezen de eerste kloosters op de toppen, onder invloed van de mystieke beweging van het hesychasme (hesychia = rust, kalmte) en de woelige tijden (met name de strijd tussen Servië en het Byzantijnse Rijk, alsook de pestepidemie). In 1336 stichtte de monnik Athanasios, afkomstig van de berg Athos zijn Groot Meteoron, het hoogst gelegen (623 meter) en belangrijkste klooster dat hier gesticht zou worden. Nog 23 andere kloosters zouden volgen. Met netten aan touwen en houten ladders van soms wel veertig meter lang transporteerden de monniken de benodigde goederen én personen naar boven.

In de hoogtijdagen bestond er een autonome gemeenschap van monniken en 24 kloosters in vrijwel volledige afzondering van de rest van de wereld. Sinds 1490 werd de abt van het Groot Meteoron ook het hoofd van de gehele monnikengemeenschap van Meteora.

In de 17e eeuw begon echter het verval van het kloosterleven in Meteora. Er werd gesjoemeld, sommige monniken hielden er als monnik verklede vrouwen op na en van het idealistische gedachtegoed was niets meer overgebleven. In de 18e eeuw werden de kloosters gebruikt als toevluchtsoord voor Grieken die door de Turkse overheersers opgelegde belastingen wilden ontduiken. Tijdens de 19e eeuw werden de Meteora-kloosters gebruikt om te ontkomen aan oprukkende rebellen en tijdens de Tweede Wereldoorlog. Tijdens de daaropvolgende burgeroorlog (1945-1949) hebben de toen nog overgebleven kloosters veel schade opgelopen.