L’abbazia viene fondata nel 1004 da San Nilo da Rossano, sul terreno di un’antica villa romana concesso ai monaci dal feudatario del luogo Gregorio I dei Conti di Tuscolo. L’abate Nilo, nato nella Calabria bizantina e quindi greco di origine e di rito, fondatore di vari monasteri, decise di fondare un monastero sui colli di Tuscolo, sui ruderi di una grande villa romana, dove sembra gli sia apparsa la Madonna. Anche se l’abbazia non venne vista compiuta da Nilo, poiché questi morì a Tusculum l’anno successivo al suo arrivo nell’attuale zona di Grottaferrata. I lavori vennero terminati sotto il controllo di san Bartolomeo, co-fondatore dell’abbazia. Le reliquie di Bartolomeo si dovrebbero ancora trovare nell’abbazia, anche se non sono state ritrovate assieme a quelle di Nilo. L’abbazia sarà spesso saccheggiata e occupata da eserciti di ogni provenienza: tedeschi, napoletani, francesi o semplicemente i vicini marinesi. Per risolvere questa situazione di fragilità dell’abbazia l’abate commendatario Giuliano Della Rovere, nel 1483 inizia a far costruire le potenti mura che ancora oggi circondano l’Abbazia. Comunque dal XVI secolo l’abbazia è sottoposta alla Commenda prima dei Colonna, poi dei Farnese, e dal 1626 del cardinal Barberini. Seguiranno poi vari abati commendatari, come il Rezzonico, il Guadagni, e infine il cardinal Consalvi, che subisce nel 1807 l’abolizione francese del feudalesimo e dunque della Commenda. Alla metà dell’Ottocento l’Abbazia vive momenti di tensione: un’archibugiata ferisce il 3 novembre 1833 l’abate Riva che denuncia il clima di tensione che c’è all’interno dell’Abbazia al vescovo di Frascati cardinal Mario Mattei. Il 12 dicembre dello stesso anno il Papa nomina lo stesso cardinal Mattei visitatore apostolico presso l’Abbazia, con il compito di riportare i monaci alla serenità. Il regime della visita apostolica verrà abolito solo il 10 settembre 1869, quando le acque e gli animi si sono calmate. Il 26 settembre 1937 con la bolla Pervetustum Cryptaeferratae di papa Pio XI il monastero fu elevato ad abbazia territoriale ossia monastero esarchico nullius. Intanto si catalogavano i libri della Biblioteca Abbaziale: verranno contati 1098 manoscritti, 50 incunaboli, 40.000 volumi a stampa e 300 periodici.
