L'histoire de ce monastère a commencé avec un jeune homme - Vasco Martins, de Leiria. Alors qu’il venait d’avoir 17 ans, il a été inspiré par le phénomène monastique qui se déroula sur une grande partie de l'Europe, inspirée par les enseignements de saint Jérôme. Alors, il quitta Lisbonne en 1321 pour l'Italie pour rejoindre la congrégation monastique récemment fondé par Tommasuccio da Foligno. Ayant acquis les principes ascétiques qu'il cherchait, il rentra chez lui au Portugal en 1353 avec deux compagnons, les frères Alberto et Antonino, avec l'intention de fonder un monastère de l'Ordre des Hiéronymites.

A cette époque, la zone à l'ouest de Lisbonne été considérée comme sauvage et inhabitable, avec Cascais couverte de bosquets de chênes et de landes utilisé principalement pour l'élevage de faucons. (Le terme latin pour faucon – asturil, dérivé de astur, a donné naissance au nom de Estoril).

Frère Vasco et ses compagnons sont arrivés dans la vallée de Penha Longa autour de 1355, et à proximité d'une petite chapelle, traditionnellement consacrée à Notre-Dame de la Piété (aujourd'hui où est construite l'église de Penha Longa), les moines ont commencé à construire des cellules, commençant une vie communautaire laïc. En 1372, par le biais des moines Hiéronymites de Castille, les moines ont envoyé une pétition au pape Grégoire 11 en 1373, un édit papal privé, le Salvatoris Humani Generic, le pape leur a permis de prendre les vœux dans l'Ordre des Hiéronymites selon les règles de St Augustin. En 1390, le roi João 1er parraina l'achat du terrain situé à proximité de Longa Rocha et la communauté religieuse de Penha Longa a été officiellement reconnu en 1400 et en consacré en 1448.

Le petit monastère prospéra, augmentant son domaine grâce à la faveur de différents rois et des princes qui, souvent, séjournèrent pendant de longues périodes - préférant le microclimat plus frais de Sintra, à la chaleur de la ville - et – profitant des grandes espaces pour pratiquer leurs passions de la chasse.

Au 16ème siècle, le roi Manuel construisit un petit palais à côté du monastère qui a subi une réhabilitation considérable. Le style manuélin, devenu connu sous ce nom, peut encore observer dans les bâtiments qui ont survécu au tremblement de terre de Lisbonne de 1755, la sacristie et l'entrée principale du couvent – les deux avec des plafonds voûtés – et les portes jumelles du Palais.

En 1584, le monastère de Penha Longa a accueilli la première délégation officielle japonaise en Europe, composé de quatre jeunes étudiants de la mission jésuite de Nagasaki. Les jeunes nobles étaient issus des grandes chrétiennes de Daimio - Mancio Ito, Miguel Chijiwa, Julian Nakaura et Martin Hara. Les Pères Jésuites qui les accompagna lors de leurs voyages européens les avaient parrainés. Les Princes sont arrivés à Penha Longa dans l'après-midi et ont dégustés de nombreuses spécialités. Ils ont ensuite échangé des richesses japonais contre des épées de grande orfèvrerie, avant de se rendre à la Cour de Sintra pour s’entretenir avec le Cardinal Alberto, leur hôte. Après la visite, ils sont retournés à Penha Longa pour la nuit avant de se promener dans les jardins, le lendemain matin.

En 1673, l’Eglise de Penha Longa a été construite sur l’emplacement de la chapelle primitive médiévale consacrée à Notre-Dame de la Piété. Partiellement détruit dans le tremblement de terre de Lisbonne de 1755, l'église actuelle a été reconstruite vers 1780-1781 jusqu’en 1812 – au rythme des fonds qui étaient disponibles pour payer les travaux. De nombreux bâtiments de Penha Longa ont été restaurés et d'autres, comme le Jardin des S Gonçalo et le palais de la place Marquês de Anjeja ont été construits.

Le monastère ferma le 28 mai 1834, avec l'expulsion de tous ordres religieux du Portugal.