Монастырь был заложен во второй половине XVII века по приказу царя Алексея Михайловича. По преданию, 24 ноября (4 декабря) 1658 года царю, отдыхавшему после охоты в Ермолинских Рощах, явилась великомученица Екатерина и возвестила: «Не ужасайся, царь, но благодари Господа. В эту ночь по Его воле разрешилась от бремени супруга твоя и принесла тебе дщерь на утешение». Вернувшись домой и узнав о пополнении в семье, Алексей Михайлович назвал новорождённую в честь святой, а на месте явления велел основать обитель. Строительством руководил «каменных дел подмастерье» Иван Кузнечик, стрелец полка Артамона Матвеева.
Во время Первой мировой войны многие церкви и монастыри западных областей Российской империи были разрушены, беженцы направлялись в Москву. В 1918 году по указу Святейшего синода монахи мужского Свято-Екатерининского монастыря были переведены в разные монастыри Московской губернии. Екатерининская пустынь была определена для размещения сестёр Красностокского женского монастыря, эвакуированного из Польши. Пустынь, в которую переселились 164 монахини, была реорганизована в трудовую артель. Однако вскоре монастырь был закрыт, а настоятельницу арестовали. Монастырская надвратная церковь после закрытия пустыни продолжала действовать до 1934 года, когда были убиты последние старожилы церкви — старец Пантелеймон и монахиня Вера. В Петропавловской церкви был открыт клуб. Церковные иконы были вывезены в соседнее село.
В 1935 году был принят Генплан реконструкции Москвы и области. Согласно ему, земли вокруг имения Суханово, включая Екатерининскую пустынь, были объявлены заповедником и отданы в аренду Союзу архитекторов СССР. В ведении Союза архитекторов объект находился до 1938 года, когда монастырь окончательно передали Главному управлению местами заключения, и на его территории начались работы по переустройству. Две башни монастыря были снесены, западная стена перемещена, монастырь по всему периметру был обнесён колючей проволокой. Соборы и церкви монастыря были перестроены под нужды тюрьмы, Святые врата замурованы. В воротах восточной стены организовали въезд и контрольно-пропускной пункт с помещением для охраны. В жилых корпусах монастыря оборудовали специальные камеры для содержания заключённых. В камерах были устроены столы и табуретки, прикреплённые к стенам и полу, и доски-кровати. В январе 1939 года спецобъект начал действовать. Тюрьма предназначалась для лиц, прежде занимавших важные государственные должности: партийные деятели, высокопоставленные военные чины, дипломаты, иностранцы. В Сухановке также содержались некоторые члены семей «врагов народа».
Идея создания секретной тюрьмы принадлежала Николаю Ежову. После того, как Ежов был смещён Сталиным с поста главы НКВД СССР и сам попал в Сухановскую тюрьму в качестве заключённого, на должность Ежова назначили Лаврентия Берию. После смерти Берии тюрьма была расформирована, все документы засекречены. С апреля 1959 по 1965 годы здесь находилась Московская межобластная тюремная больница. С 1965 года на территорию бывшего монастыря был переведён Учебный центр областного ГУВД.
В 1991 году начался процесс передачи строений Свято-Екатерининской пустыни в собственность РПЦ.
