Los cistercienses llegan a Galicia en el año 1142, llamados por don Vermudo y don Fernando Pérez de Traba para repoblar el vetusto monasterio de San Salvador de Sobrado, vacío desde hacía décadas. La que, probablemente, sea primera casa de la Orden en la Península fue restaurada por monjes llegados directamente desde Claraval, por entonces regido por san Bernardo, y, como era habitual, dedicaron su nuevo monasterio a santa María. Menos de una década después Claraval establecía dos nuevas «hijas» en el reino de Galicia: Meira y Melón, también ambas dedicadas a la Virgen.

Santa María de Melón está ya fundado en 1154, cuando consta documentalmente su primer abad, don Giraldo, cuyo nombre lo hace nativo de más allá de los Pirineos y que habría llegado al lugar, con probablemente una docena de monjes compañeros de claustro, hacia 1150.

En menos de veinte años Melón ha obtenido ya un amplio dominio territorial: en 1169 el papa Alejandro III confirmaba sus bienes citando nueve granjas que son, en el orden que sigue el documento pontificio: San Xoán de Outeiro, Barcia, Parada Vaqueira, Reza, Merens, Monterrei, Barcia de Mera, Cans y Condominas, más el lugar de Santa Uxía. Se trata de las propiedades principales del monasterio que se extienden desde las márgenes del Avia hasta la ría de Vigo. Las tres primeras se encontraban en los alrededores de Melón; hacia el este, más allá del Avia, se encuentra la granja de San Cibrao de Monterrei, en la parroquia de San Xoán de Sadurnín (Cenlle), mientras que la de Reza se localiza en Arnoia, al sur del Miño. Hacia el oeste las granjas se localizan en los valles de los afluentes del Miño hasta llegar al mar: en los valles del Deva, Tea y Louro están, respectivamente, las de Meréns (San Sebastián das Achas, A Cañiza), Barciademera (San Martiño de Barciademera, Covelo) y Cans (San Miguel de Cans, O Porriño), mientras que la de Condominas y el lugar de Santa Uxía nacen junto al lugar que, décadas después, conformará la villa de Vigo.

Hasta mediados del siglo XIII el dominio continúa creciendo, llegando a los lugares que marcan, desde entonces, los límites de su dominio: los cotos de San Pedro de Domaio, en la península de O Morrazo, y de San Salvador de Vilamaior da Xironda, en el valle del Támega. A ellos hay que añadir las tierras adquiridas, mediante donaciones y compras, en el propio Ribeiro de Avia, en especial en la margen derecha del río, entre las que cabe destacar la donación de Francelos en 1176 por Fernando II de León y Galicia.

La amplitud del dominio y la buena gestión característica de la Orden cisterciense permitió a Melón obtener todo lo necesario para su mantenimiento. De los montes próximos al monasterio obtenía madera, y en ellos se criaba el ganado de todo tipo, incluidas las colmenas de abejas, importantes no sólo por su miel sino también por la cera. Cereales, legumbres, frutas y todo tipo de cultivos se plantaron en los lugares más adecuados para ellos, moliéndose el grano en los molinos que los monjes levantaron, o adquirieron, en arroyos y ríos. En estos se obtenía también pescado, como lampreas o salmones, mientras que desde la ría de Vigo se enviarían, entre otras cosas, pulpos, sardinas y merluzas. Por último, Melón dedicó buena parte de sus tierras al vino: éste se documenta tanto en las riberas del Tea como en las márgenes de la ría viguesa, si bien no cabe duda de que la principal producción del cenobio vendría del Ribeiro de Avia, en torno a este río, el Miño y el Arnoia.

Como otros monasterios, Santa María de Melón producía en su dominio unos amplios excedentes que venderá en los mercados urbanos próximos una vez que vayan surgiendo las villas, fundadas y alentadas por la monarquía desde el siglo XII. Indudablemente, la más destacada para los monjes blancos de Melón fue la más cercana: Ribadavia. Fundada por Fernando II en 1164, el mismo monarca cedía al monasterio la décima parte de las rentas que en ella le correspondían en 1172. Aparte, Melón debió recibir también propiedades en la villa, que se incrementaron en los años sucesivos gracias a donaciones de los habitantes del burgo. Las otras villas en las que el monasterio tuvo intereses fueron Salvaterra, fundada en 1228 al darle fuero Alfonso IX, Redondela y Vigo, nacidas también en esta época. Como en Ribadavia, las propiedades del monasterio en Vigo eran anteriores a su constitución como villa, pues desde mediados del XII era dueño de la granja de Condominas y del lugar de Santa Uxía. Este último, sobre el Berbés, tenía su propio fondeadero que, en 1420, le era solicitado al abad de Melón por los vigueses para dejar en él sus barcas los días de mal tiempo, pues estaba mejor resguardado que el areal de la villa. Sin embargo, y salvo Ribadavia, fue en Redondela donde el monasterio llegó a tener un mayor número de bienes urbanos.

El crecimiento del dominio de Melón se detendría en los años centrales del siglo XIII. Por entonces el monasterio había ya traicionado, en parte, los ideales iniciales que habían llevado a la fundación de Cîteaux: desde la década de 1160 poseía ya alguna iglesia, con sus diezmos asociados, en 1172 no se negó a aceptar, por ejemplo, una parte de las rentas reales de la naciente Ribadavia, y por entonces debe tener bastantes tierras concedidas en arriendo. Con el fin de la expansión de la sociedad europea, las últimas décadas del siglo XIII dan inicio a la crisis que caracteriza al siglo XIV y que se manifiesta con toda su crudeza tras el paso de la Peste Negra en 1348. La disminución del número de profesiones y, sobre todo, de conversos, llevará a un progresivo aumento del número de tierras que se ceden a terceros a causa de la incapacidad de la comunidad monástica para mantener su explotación directa.

El fenómeno se acentúa en los años centrales del XIV, obligando al monasterio a aforar incluso sus granjas, aunque mantendrá las más rentables. La sangría demográfica y el desbarajuste económico provocado por la Peste Negra y sus secuelas produjeron también una crisis moral y disciplinaria que afectó a muchos monasterios, cuyas comunidades se vieron reducidas. Melón parece haberla aguantado bastante bien y, ya en el siglo XV, su recuperación parece evidente puesto que probablemente, gracias a él, la Orden cisterciense tiene una nueva expansión en Galicia al unirse a ella los monasterios de A Franqueira, San Clodio y Aciveiro, cuya casa matriz parece haber sido Melón.

Desde finales del siglo XIV surgen en Europa nuevos movimientos de reforma monástica que se consolidan en el XV. Los aires reformistas llegan a Galicia con los Reyes Católicos, quienes decidieron imponer en los monasterios del reino la reforma observante que, desde hacía décadas, iba extendiéndose poco a poco por la Corona de Castilla. La reforma del monacato cisterciense correspondía a la organización fundada por fray Martín de Vargas a principios del cuatrocientos, la llamada Congregación de la Regular Observancia de San Bernardo de Castilla, que sobrevivió gracias al papado y a la monarquía y a pesar de la oposición frontal del Capítulo General del Císter. Se pretendía la vuelta a los principios de Roberto de Molesmes y Esteban Harding, con una austeridad que no estaban dispuesta a asumir fácilmente sus descendientes. La observancia entró en Santa María de Melón entre 1500 y 1502, lo que supuso, por una parte, volver al estricto seguimiento de la regla de San Benito y, por otra, el fin de los abades perpetuos puesto que los abades observantes castellanos limitaban su mandato a tres años.

El primer abad trienal de Santa María de Melón fue fray Benito de Fuensalida, quien en junio de 1503 aparece dirigiendo un convento compuesto por seis monjes. La reorganización del dominio y de las finanzas del monasterio ocuparía la primera mitad del siglo XVI. La recuperación del convento hacia 1570 se acompaña de un ambicioso programa arquitectónico. El renacimiento de la casa se demuestra en las obras que por entonces se acometieron, reacondicionándola para albergar a un número de monjes adecuado a sus rentas: en 1591 eran veintiséis.

Las obras del XVI abren un nuevo período de esplendor en Melón, comparable o incluso superior al de los siglos XII y XIII: en 1627 la Congregación de Castilla refleja la riqueza alcanzada por el monasterio, con unas saneadísimas rentas que han de usarse para enjugar las de casas más pobres. En esa expansión participa también el próximo San Clodio, lo que permite suponer a qué se debe la gran bonanza económica de ambos cenobios: la explotación del vino del Ribeiro, pues se trata de los dos únicos monasterios que se localizan en la comarca. Con una cincuentena de monjes, Santa María de Melón mantendrá este buen nivel de sus rentas durante todo el siglo XVIII para, con la llegada de la Edad Contemporánea, iniciar un declive que rápidamente lleva a su fin.

Las desgracias comenzaron con la Guerra de la Independencia: en 1809 el monasterio fue ocupado por las tropas francesas, que lo saquearon. Uno de sus monjes, fray Francisco Carrascón, fue elegido como general de las tropas de Ribadavia para hacer frente a los soldados napoleónicos, organizando la guerrilla que los combatió en el puente de As Achas y en Francelos. Los desvelos patrióticos de los monjes no impidieron que los sucesivos gobiernos liberales decretasen su extinción. En 1820 se establecía por primera vez la supresión de los monasterios, impedida gracias a la llegada de los Cien Mil Hijos de San Luis, que restauró a Fernando VII como monarca absoluto. El final definitivo llegó en 1835, con el decreto de desamortización de los bienes eclesiásticos del ministro Mendizábal: la comunidad se disolvió, la iglesia monástica se convirtió en parroquial y los bienes de la casa fueron vendidos en subasta. Repartido entre distintos propietarios, parte de su claustro reglar fue dinamitado para vender su piedra, comenzando el resto una progresiva decadencia que se acentúa a lo largo del siglo XX salvándose solamente su iglesia gracias a su conversión en parroquial.