Первое летописное упоминание о монастыре относится к 1620 году. Монастырь был основан иноком Геласием.
Его насельники жили и молились в меловых пещерах, архитектурно и планировочно напоминающих Киево-Печерские, выдолбленных в одном из холмов близ поселка Чернянка. В пещерах находились предельно аскетичные кельи (с кроватью и столом, вырубленными из мела) и подземный
Монастырь просуществовал 144 года и в 1764 году был упразднен Указом императрицы Екатерины II. Вход в пещеры был завален, Богослужения в подземном храме не совершались. Монастырский Преображенский храм, возведенный в 50-х годах XVII в., стал приходским.
Шли годы, уже никто из жителей с.Холки не мог указать место, где находилась построенная в 1757 г. надвратная часовня — вход в подземный монастырь был затерян.
В середине семидесятых годов XX века интерес к пещерам проявили историки-краеведы. Руководством Чернянского района было принято решение о восстановлении пещер. Частично отреставрированные холковские пещеры были открыты для посетителей в начале 1990-х гг. Продолжались восстановительные работы.
В 1995 г. по воскресеньям в подземном Свято-Троицком храме священнослужителями Чернянского округа начали совершаться Богослужения. Холки стали посещать не только туристы, но и паломники.
В 1996 г. на территории древнего Холковского монастыря епископом (ныне архиепископ) Белгородским и Старооскольским Иоанном освящены три закладных камня на месте строительства двух храмов и часовни.
Вначале был возведен у входа в пещеры надвратный храм во имя Преподобных Антония и Феодосия Киево-Печерских, затем Владимирская часовня.
В декабре 1999 г. архиепископ Белгородский и Старооскольский Иоанн освятил монастырский храм в честь Донской иконы Божией Матери. На состоявшемся 28 декабря 1999 г. заседании Священного Синода Русской Православной Церкви было благословлено открытие Свято-Троицкого Холковского мужского монастыря.
