Wzgórze tynieckie zasiedlone było na długo przed przybyciem benedyktynów. Odnaleziono na nim ślady osadnictwa z epoki neolitu (kultura lendzielska) i brązu (kultura łużycka). Tyniec dał również nazwę grupie tynieckiej – ludności pochodzenia celtyckiego zamieszkującej okolice wzgórza w okresie późnolateńskim. Benedyktyni pojawili się na wzgórzu po kilkusetletniej przerwie, w XI wieku. 

Opactwo tynieckie jest jednym z pierwszych klasztorów benedyktyńskich w Polsce. Od początku swego istnienia znajdowało się w administracyjnych granicach biskupstwa krakowskiego. Jego lokalizacja miała duże znaczenie polityczne i gospodarcze. Do końca średniowiecza Tyniec znajdował się na terenie przygranicznym, a bliskość stolicy – Krakowa – niejednokrotnie czyniła z opactwa przedmiot sporów jako miejsca o naturalnie obronnym charakterze. Znajdująca się u stóp wzgórza przeprawa przez rzekę miała duże znaczenie nie tylko komunikacyjne, ale także ekonomiczno-skarbowe.

Początki opactwa wciąż są przedmiotem dyskusji. Najstarsze źródła pisane dostarczają sprzecznych informacji. Według większości z nich fundatorem klasztoru był Kazimierz Odnowiciel. W najobszerniejszej relacji autorstwa XV-wiecznego historyka Jana Długosza, klasztor został ufundowany przez tegoż władcę w 1044 r., a pierwszym opatem był Aron, mnich z Cluny, piastujący w Polsce najpierw urząd biskupa krakowskiego. Według innych źródeł pierwszym opatem tynieckim był Anchoras. Część historyków zgodziła się z przekazem Długosza; część opowiedziała się za fundacją Bolesława Szczodrego bądź inicjatywą Kazimierza zrealizowaną przez Bolesława. Aron, według badań historycznych, pochodził z Brauweiller, a pierwsza obsada mnichów, przynajmniej w części, z Leodium. Również historycy sztuki nie są jednogłośni w kwestii początków fundacji tynieckiej. Ich zdaniem budowę kościoła p.w. św. Piotra oraz klasztoru rozpoczęto w czasach Kazimierza Odnowiciela lub Bolesława Szczodrego. Według jednej z hipotez romańską świątynię poprzedzała drewniana. Pozostałości kamiennego kościoła odsłonięto podczas badań w latach 60. XX w. Wymurowany został z piaskowca, na wapiennych fundamentach. Była to trójnawowa, beztranseptowa bazylika o czteroprzęsłowym korpusie. Prostokątne prezbiterium i nawy boczne zamknięte były apsydami. Nawy kościoła oddzielone były od siebie filarami - kwadratowymi z półkolumnami od strony naw bocznych i krzyżowymi w przęśle zachodnim. Na osi trójdzielnej partii zachodniej znajdował się ryzalit o dł. ok. 1 m. Chór wschodni był sklepiony, nawę główną przykrywał strop lub otwarta więźba dachowa, zaś nawy boczne sklepienie krzyżowe na gurtach. Przedsionek partii zachodniej otwierał się arkadami ku nawom, a pomiędzy wieżami znajdowała się empora. W nawie północnej kościoła odkryto najstarsze pochówki opatów, wyposażone w złote i ołowiane przedmioty liturgiczne. Hipotetycznie groby są łączone z pierwszymi opatami. Innym, ważnym ze względu na usytuowanie pochówkiem, był grobowiec na osi zachodniej części kościoła. Został jednak opróżniony w XIII w. Część badaczy upatruje w grobowcu miejsca pochówku fundatora, Bolesława Szczodrego, którego zwłoki mogły zostać przeniesione w inne miejsce ze względu na niełaskę, w jaką popadł po zamordowaniu biskupa krakowskiego, Stanisława.

Równolegle z kościołem wznoszono drewniany klasztor, którego pozostałości zostały odnalezione przy południowo-wschodniej partii kościoła. Dość szybko został zastąpiony zabudowaniami z kostki wapiennej. Dyskusyjne jest istnienie kamiennych krużganków w klasztorze romańskim. Na ich pozostałości nie natrafiono podczas badań archeologicznych; jedynym łączonym z nimi elementem są podwójne kapitele pokryte dekoracją rzeźbiarską, znajdujące się w lapidarium opactwa. Niezależnie od ich domniemanej funkcji, są dowodem na dbałość o szeroko pojętą odpowiednią oprawę artystyczną dla nowego opactwa. Jej przejawem było także sprowadzenie tzw. Sakramentarza Tynieckiego. Wykonany ok. 1075 r. w Kolonii należy do tzw. złotych kodeksów, w których do wykonania miniatur oraz tekstu użyto złota.

Zachowane pozostałości XII- i XIII-wiecznych detali architektonicznych sugerują istnienie kilku faz lub przebudów kościoła romańskiego. Być może do zniszczenia zabudowy klasztornej przyczynił się najazd tatarski w 1259 r..

Walki książąt dzielnicowych o zwierzchnictwo nad Ziemią Krakowską były uciążliwe dla dogodnie położonego, naturalnie obronnego opactwa. Dlatego w 1229 r. opat Lutfryd wystarał się o protekcję papieża, który wydał zakaz zakładania fortyfikacji na wzgórzu klasztornym. Być może ten sam opat wzniósł jako swoją rezydencję tzw. Zamek na północny-zachód od kościoła (dzisiejsza Opatówka). Nie jest znany jego pierwotny układ; najstarsze jego przedstawienie pochodzi dopiero z XVII w. Dominującym elementem nad bramami i murem z przyporami była wieża.

Według jednej z hipotez na przełomie XIII i XIV stulecia rozpoczęto wznoszenie wapiennej świątyni wczesnogotyckiej. Pierwotne wezwanie rozszerzono na obecne - śś. Piotra i Pawła - najpóźniej w 3 ćw. XIV wieku. Wtedy też prowadzono prace na terenie klasztoru, któremu otrzymał gotyckie formy. Wzniesiono wtedy m.in. kapitularz. Śladami po ówczesnych działaniach są też otwory okienne oraz ostrołukowy portal zachowany w zachodnim skrzydle krużganka. Zabudowania gotyckie o nierozpoznanym charakterze znajdowały się również w południowej części wzgórza (odsłonięto narożnik budowli prostokątnej oraz półkolistej z dostawioną przyporą). Na przełomie XIV i XV w. budynki te zostały rozebrane, a na ich miejscu powstał mur obronny późniejszego skrzydła południowego klasztoru. W XV w. wzniesiono mur obronny skrzydła wschodniego (na nim posadowiony jest obecny mur barokowy).

W 2 poł. XV w., po wykupieniu przez Kazimierza Jagiellończyka księstw: oświęcimskiego i zatorskiego, Tyniec nie znajdował się już na terenie przygranicznym. W dziejach opactwa to czas budowy nowej świątyni.

Kościół gotycki, którego pozostałości czytelne są do dziś w bryle świątyni, został wzniesiony z wykorzystaniem fundamentów romańskich. Do jego budowy użyto starszego materiału rozbiórkowego, wapienia i sporadycznie cegły. Był to trójnawowy kościół halowy lub pseudobazylikowy o czteroprzęsłowym korpusie. Prezbiterium miało rzut wydłużonego prostokąta o 3 przęsłach, z pięciobocznym zamknięciem od wschodu. Jego wysokość zbliżona była do wysokości naw bocznych korpusu. W narożu prezbiterium i korpusu znajdowała się kaplica otwarta arkadą do nawy. Do kościoła prowadził bogato profilowany portal. Bryłę kościoła opinały uskokowe przypory, a fasadę i elewację wieńczyły schodkowe szczyty. W północno-zachodnim narożniku elewacji zachodniej dominowała wieża; obiegał ją fryz heraldyczno-maswerkowy. Konsekracja świątyni miała miejsce 9 X 1463 r., za rządów opata Macieja ze Skawiny. Jej zredukowana skala, wpisująca się w nurt lokalnej tradycji budowlanej, w pełni odpowiadała potrzebom zakonnym.

Wraz z budową kościoła trwały prace przy klasztorze. Tu również wykorzystano starszą zabudowę i dostosowano się do jej planu. Nieregularności widoczne w krużgankach (np. różne profile żeber sklepiennych) świadczą o tym, że nie są one jednorodne. Budowę krużganków rozpoczął Maciej ze Skawiny, a kontynuował Andrzej Ożga, opat w latach 1477-1486. Zabudowania klasztorne wzniesiono również na południowy-wschód od krużganków. Już w 100 lat po konsekracji nowy kościół został poddany naprawom. W XVI wieku ozdobiono polichromią kościół i kapitularz. Dekoracja malarska w postaci tarcz herbowych pojawiła się także na dawnym Zamku, którego wieżę rozebrano. Parter przeznaczono na pomieszczenia gospodarcze, a piętro pełniło funkcje reprezentacyjne. Od wschodu Zamek przylegał do kościoła; od zachodu połączony został z nowo wzniesionymi zabudowaniami Starostwa, dostawionymi do muru obronnego. Starostwo, poza funkcją administracyjną, miało także charakter gospodarczy; później mieściły się w nim pokoje gościnne.

Pod koniec XVI wieku miał miejsce ostatni wolny wybór opata. Od kolejnego stulecia opaci byli narzucani zakonowi przez władców (tzw. opaci komendatoryjni). Zdarzało się też, że były to osoby świeckie. Opat komendatoryjny dysponował całością majątku klasztornego.

Przed 1618 rokiem rozpoczęto przebudowę kościoła gotyckiego na barokowy. Przebudowa objęła tylko korpus nawowy, którego rzut poziomy powtórzył plan kościoła gotyckiego. Mury nawy obniżono pozostawiając gotyckie prezbiterium. Trójnawowy układ został zastąpiony jednonawowym z rzędami kaplic po obydwu stronach. Kaplice połączone były ze sobą niewielkimi przejściami; rozwiązanie to nawiązywało do architektury jezuickiej. Gotyckie sklepienie krzyżowe zastąpiono kolebkowym z lunetami, a w prezbiterium zamurowano dolne części maswerkowych okien. W surowej fasadzie dominowały dwie wieże rozdzielone trójkątnym szczytem. Nowy kościół konsekrowano 8 V 1622 roku. Jego budowniczowie pochodzili zapewne z Krakowa, za czym przemawiają podobieństwa do tamtejszych rozwiązań formalnych.

Barokowa przebudowa objęła również klasztor. Z tego okresu pochodzi część wystroju kapitularza. Wtedy prawdopodobnie powstały również zabudowania wokół większego wirydarza oraz skrzydło południowe. To ostatnie zostało połączone z Starostwem tzw. Wodnicą – jednotraktowym, dwukondygnacyjnym budynkiem o funkcjach gospodarczych. Pośrodku dziedzińca zewnętrznego wykuto studnię lub, być może, rozbudowano starszą, średniowieczną. W efekcie działań opatów: Stanisława Łubieńskiego i Stanisława Pstrokońskiego w 1 poł. XVII w. na wzgórzu tynieckim powstała zwarta zabudowa klasztorna z dwoma wirydarzami i dziedzińcem zewnętrznym. Działania te zostały zniweczone podczas potopu szwedzkiego. Klasztor został zdobyty przez Szwedów, a następnie spalony przez księcia Rakoczego.

Dla podupadłego opactwa ważną wówczas postacią był o. Stanisław Szczygielski. W 1668 r. ukazało się jedno z jego dzieł – Tinecia – gloryfikująca klasztor kronika, podkreślająca jego tradycję i znaczenie. Istotnym wątkiem były legendarne związki Tyńca z opactwem w Cluny, które miały ulec rozluźnieniu w XVI wieku. Szczygielski był także zwolennikiem idei stworzenia kongregacji opactw benedyktyńskich w Polsce z przewodnią rolą Tyńca. Gdy zgromadzenie zostało utworzone w 1707 roku, na jego czele stanęło opactwo świętokrzyskie. Wówczas mnisi tynieccy zwrócili się do Cluny o przyjęcie również do tamtejszej kongregacji. Otrzymali zgodę, ale przyłączeniu sprzeciwiła się nuncjatura apostolska. Trudną sytuację opactwa poprawiło postanowienie konkordatu wschowskiego z 1737 roku. Na jego mocy zakonnicy mogli wybierać opata klaustralnego, który dysponował 1/3 dochodów klasztoru. Dzięki temu możliwa była reorganizacja gospodarki oraz naprawa zabudowań. Ta druga rozpoczęła się w 1739 roku od odbudowy Opatówki i remontu Starostwa. Rok później klasztor tyniecki wszedł w skład kongregacji benedyktyńskiej, której przewodził klasztor na Świętym Krzyżu.

W połowie stulecia zmieniony został wystrój kościoła na późnobarokowy. Autorami zmian byli: architekt i rzeźbiarz Francesco Placidi oraz malarz Andrzej Radwański. Powstał wówczas także zespół rzeźb drewnianych przedstawiających świętych, mnichów oraz postaci alegoryczne. Łączone są one z Franzem Josephem Mangoldtem, cenionym rzeźbiarzem śląskim lub jego z warsztatem. Przebudowa objęła również klasztor, czego wyrazem są zachowane portale z marmuru dębnickiego.

Już wkrótce kolejne działania wojenne dosięgły Tyniec. W latach 1771-1772 stał się twierdzą konfederatów barskich, którzy zakwaterowali się w Opatówce i Starostwie. Opactwo zostało przekształcone na twierdzę i wzmocnione murami, bastionami i nasypami ziemnymi. Podczas oblężenia konfederatów przez rosyjskiego generała Suworowa kościół został spalony, a zabudowania Starostwa i skrzydła południowego zniszczone. Odbudowy podjął się u schyłku XVIII wieku opat Florian Amand Janowski. Gotyckie prezbiterium kościoła otrzymało sklepienie kolebkowe z lunetami oraz parawanową fasadę wschodnią. W odbudowanych pomieszczeniach skrzydła południowego powstała biblioteka. Wyremontowano również Opatówkę, Starostwo pozostawiając w ruinie.

Po konfederacji barskiej Tyniec znalazł się na terenach austriackich, a klasztor utracił wtedy część majątku. W 1806 r. do Tyńca zostali przeniesieni benedyktyni z niemieckiego Wiblingen. Polscy mnisi odeszli lub zostali zmuszeni do opuszczenia macierzystego opactwa. Mnisi niemieccy opuścili Tyniec w 1809 r.; 8 VIII 1816 roku Franciszek I podpisał dekret o zniesieniu opactwa. Trzy lata później utworzona została diecezja tyniecka. Kościół i klasztor w Tyńcu miały być siedzibą nowego biskupa; ostatecznie stolicą diecezji w 1826 roku został Tarnów. Tam też znalazła się część ruchomego wyposażenia klasztoru tynieckiego, przechowywana do dziś w skarbcu katedry. Tymczasem wzgórze tynieckie zostało przekazane przybyłym z Rosji jezuitom. Spędzili oni w klasztorze tylko kilka lat; w nocy z 2 na 3 maja 1831 w opactwie wybuchł pożar od uderzenia pioruna. Zniszczone zostały dachy i większość wnętrz mieszkalnych, ocalało natomiast wnętrze kościoła. Od tej pory kościół, po naprawieniu dachu przez Austriaków, pełnił funkcję parafialnego, zaś Opatówka stała się siedzibą administracji dóbr tynieckich. Znaczącą datą był rok 1902, kiedy Jan Puzyna odzyskał Tyniec. Kardynał zainicjował prace remontowe w kościele i Opatówce, a klasztor przeznaczył na dom wakacyjny dla kleryków.

Benedyktyni wrócili do Tyńca tuż przed wybuchem II wojny światowej. Nowym przeorem został o. Karol van Oost, zakonnik z Belgii, który przez kilka lat poszukiwał w Polsce miejsca na nową fundację benedyktyńską. Jego wybór padł na Tyniec i po wielu latach starań 30 VII 1939 roku benedyktyni powrócili do opactwa.

Wybuch wojny nie przeszkodził w podjęciu akcji odbudowy opactwa. W 1943 roku Adolf Szyszko-Bohusz przeprowadził badania architektoniczne i przedstawił pierwszy, nie zrealizowany projekt odbudowy. Po wojnie powstał nowy projekt autorstwa Zbigniewa Kupca; jego realizacji towarzyszyły prace konserwatorskie i archeologiczne – te ostatnie pod kierunkiem Gabriela Leńczyka. W 1961 r. na terenie kościoła przeprowadzono interdyscyplinarne badania architektoniczno-archeologiczne pod kierunkiem prof. Lecha Kalinowskiego, podczas których odsłonięto romański kościół klasztorny. Badania te poprzedziły szeroko zakrojoną restaurację wnętrza kościoła. Konserwacji poddano także jego wyposażenie, m.in. stalle i ołtarze. Do świątyni powróciła również barokowa ambona w kształcie łodzi. Do końca XX w. odbudowano klasztor kładąc nacisk na zachowanie dawnej, wciąż dobrze czytelnej formy architektonicznej. Końcowym etapem prac było odbudowanie skrzydła południowo-zachodniego klasztoru, noszącego wymowną nazwę „Wielkiej Ruiny”.

W 2013 roku opactwo tynieckie weszło do federacji miejsc kluniackich.