Според преданието Кукленският манастир е бил построен като метох на основания през XI век върху основите на римска казарма Белочерковски манастир "св. апостоли Петър и Павел". За това сведения дава и Христо Попконстантинов, който в своята книга "спомени, пътеписи, писма", пише, че Белочерковският манастир имал голямо землище, което се е простирало чак до село Марково, Новосел (Гълъбово) и Куклен, от към северната му страна. Той също така споменава, че Кукленският манастир бил клон на Белочерковския, построен от него и надарен с движими и недвижими имущества. Когато турците нападат високопланинскиат манастир, за да го унищожат, намиращите се в него ценни книжа и имущество са били пренасяни нощно време в подземията на Кукленският манастир.
Манастирът е наричан от местното население “Св. Врачове”, а според запазен ктиторски надпис на аязмото, е носел и името “Св. Безсребърници”. Не случайно за патрон на обителта са избрани светите безсребърници Козма и Дамян, широко известни в християнския свят като лечители и бързи помощници в беда. Още от създаването си, манастирът е свещено място за поклонение и упование на болните. Светинята е наречена на светите братя заради техните лечителски способности. Не едно и две са доказателствата за присъствието в особена сила на Божията благодат тук.
Няма единно становище кога точно е възникнал манастирът „Св. Св. Козма и Дамян”. Но със сигурност може да се твърди, че на това място е имало езическо светилище още трако-римската епоха. За това сведения дават намерени при случайни разкопки през 1975 година късове от мраморни статуи и мраморна плоча с изображение на Херкулес. Известно е, че християнската религия често използва подобни свети места и умело ги пригажда за своите нужди.
Прието е становище, че за първи път за манастира се споменава през ХІ век (по-скоро за близката до него крепост Баница) в един документ (типик – устав), в който са упоменати имотите на Бачковския манастир. Това сведение дава основание да се приеме мнението на някои историци, че Кукленският манастир е изграден в приблизително едно и също време с Бачковския. В такъв случай много е вероятно духовната обител да е построена от грузинските братя Григорий и Абасий Бакуриани – основателите на Бачковската света обител. Следи от ранно строителство, вероятно от тяхно време, сега се забелязват в източната (старата) част на малката манастирска църква.
Според предание Кукленският манастир е бил построен като метох на основания през XI век върху основи на римска казарма Белочерковски манастир "Св. Св. апостоли Петър и Павел". За това сведения дава и Христо Попконстантинов, който в своята книга „Спомени, пътеписи, писма" пише че Белочерковският манастир имал голямо землище, което се е простирало чак до село Марково, Новосел (Гълъбово) и Куклен, от към северната му страна. Той също така споменава, че Кукленският манастир бил клон на Белочерковския, построен от него и надарен с движими и недвижими имущества. Когато турците нападат високопланинския манастир, за да го унищожат, намиращите се в него ценни книжа и имущество са били пренасяни нощно време в подземията на Кукленският манастир.
Най-разпространената теза е, че Кукленският манастир е основан по време на Втората българска държава (XII-XIV в.) около целебен извор, който впоследствие се превръща в аязмо. И в действителност, за интензивен живот в манастира определено може да се говори за този период. Той е известен с книжовната си школа и културното си влияние, които достигат своя връх при царуването на цар Иван Александър (1331-1371 г.). От това време е запазен намереният в манастира изключително ценен старинен ръкопис, който представлява тълковен псалтир, писан в годината 1337. Приема се, че този препис е направен по заповед на българския цар Иван Александър. Не случайно той съдържа тържествено похвално слово за самия него. Ктиторската дейност на Иван Александър е добре известна в Пловдивския край. Неговият царствен образ е изписан почти в цял ръст в Костницата на Бачковския манастир. Много е вероятно негово изображение да е имало и в Кукленския. За съжаление, много приписки от това време, крити през вековете по таваните му, отдавна са изчезнали и загубени за науката.
След завладяването на Пловдив и Родопската област от османлиите през 60-те години на XIV в. манастирът останал незасегнат. Поради този факт не е изключено след покоряването на България, тук да са намерили убежище някои от учениците на Евтимий Търновски, които са го придружавали при заточаването му в близкия Бачковски манастир. Възможно е именно те да са пренесли от Търново в Кукленския манастир прочутия Иван Александров „Песнивец“ от 1337 г. (сега се съхранява в библиотеката на БАН), който бил открит в ново време на тавана на манастирската църква.
Кукленският манастир остава невредим по време на нашествията на османските завоеватели в края на XIV в., когато по една случайност манастирските сгради не са разрушени. Но по-късно, през годините на османско робство светата обител е разрушавана и съграждана на два пъти. Според редица данни, манастирът е останал невредим и през бурния XVII в., по време на помохамеданчването на родопските (Чепинските) българи, когато 33 манастира и 218 църкви между Костенец и Станимака (дн. Асеновград) са сринати до основи. За това загатва и народното предание, според което прогонените от потурнаците (помаците) български монаси от Белочерковския манастир намерили убежище в Кукленския. Може би той е единственият, оцелял след погромите на чепинските потурнаци в района. Запазването на Кукленския манастир от разорение се обяснява от легенда, според която това станало благодарение на един мохамеданин. Предполага се, че става въпрос за някой от наследниците на Шахабеддин паша – османски пълководец, който получава като възнаграждение от султана земи – вакъф, в чието владение влиза и Куклен. Историята е следната: „...този мохамеданин имал дъщеря, която била неизличимо болна. Той чул за лековитата сила на илачите, които били приготвяни от монасите в манастира и за лечебната сила на водата, която тече в близост до него и помолил християнските богослужители да излекуват дъщеря му. Те я излекували и в знак на благодарност той защитавал манастира приживе и дори помолил игумена да бъде погребан в двора на манастирската църква. По този начин той защитавал манастира дори и след смъртта си, защото както знаем никой мохамеданин не осквернява гроба на друг мохамеданин.“ Надгробната плоча може да се види и до ден днешен в манастирския двор.
Важно е да се отбележи, че дотук представената информация е предимно с легендарен характер и не е напълно аргументирана. Интересно е че Кукленският манастир не се споменава в османските данъчни регистри за каза Филбе.
Информацията в османските регистри от XVI в. дава възможност да се изведе безспорното твърдение, че през този период в севернородопските склонове се появяват манастири. Въпрос на хипотеза е дали става дума за тяхно възстановяване, т.е. съществували са в предосманския период, или за възникване през XVI в.
Времето на възникване на Кукленския манастир би могло с категоричност да се определи ако се направи археологически сондаж за засичане на най-стария строителен пласт, какъвто досега не е правен. За сметка на това, извънредно интересни се оказват архитектурни бележки за църквата на манастира, които арх. Н. Тулешков прави при оглед на мястото. Според него, мюсюлманският гроб, който се намира в непосредствена близост до църквата е от XV – XVI в., а градежът на наоса и нартекса е извършен с характерната за османците клетъчна техника от дялани камъни.
Историческите сведения говорят за активна книжовна и просветна дейност, водена в Кукленския манастир дори и през най-тъмните векове на турското робство. Още през XVI в. в него като книжовници се изявяват йеромонах Анани и йеромонах Сидор, които идват от Горноводенския манастир. С течение на времето, манастирът укрепва икономически и възвръща предишните си функции на книжовно средище. В него отново се подготвят граматици, краснописци и преписвачи на църковни книги. Така обителта става известна не само по българските земи, но и далеч отвъд тях.
Съществува предание, че светата обител е възстановена ХVІІ в. с помощта на родолюбиви българи от Пловдивско. За нейното добро материално положение през този период свидетелства една приписка от 1632 г. към триод от XVI в. През 1695 г. манастирът е посетен от сръбски монаси. За това научаваме от един намерен в манастира триод, в който се споменава, че по това време той притежава златотъкани богослужебни одежди и църковни принадлежности. Обителта поддържа духовни връзки и с атонските манастири, от където получава някои печатни богослужебни книги. Там се срещат венециански и други издания, за което е отбелязано върху един осмоъгълник следната записка: "Аз Партения монах купих за 12 и половина гроша от св. Гора и приложих този осмоъгълник в наш манастир Кукленски св. Безсребреници".
В края на XVII в. в манастира се оформя прочутата Кукленска художествено-калиграфска школа, в която работят добре подготвени книжовници и калиграфи и се обучават млади граматици и краснописци. С Кукленския манастир се свързва дейността на големия наш книжовник и художник-илюстратор Кръстю Граматик. Неговата книжовна дейност, развивана в края на XVII в. и в началото на XVIII в. е забележителен принос в старобългарското културно наследство. Посредством такива дейци манастирът играе важна роля в културния живот на средновековна България. Част от ръкописното наследство от тази епоха днес се съхранява в Пловдивската народна библиотека „Христо Ботев“.
Голямото богатство на манастира, с което е известен на длъж и шир, е неговият целебен извор – аязмо. Силно отношението към лековитата свещена вода на аязмото е изразено в издялания върху мраморна плоча ктиторски надпис, който в свободен превод гласи: “Целебен извор на “Св. Безсребърници”. Животворната вода на св. Козма и св. Дамян дава сила на душите и цери телата на онези, които идват при извора със своята вяра и черпят вода за всякакво изцеление. Тя изчиства нечистотиите на всички болести. Спомнете си за мене, смирения Игнатий, игумен на манастира “Св. Безсребърници” в 1795 г. 1 септември.” Това е единственото в района аязмо на открито, чиято лековита вода помага най-много при здравословни проблеми на нервната система. Тук хора са се лекували, слепи са проглеждали, куци са прохождали, доказвайки неоспоримо, че който поиска с вяра ще му се придаде.
Друга чудатост на Кукленския манстир са железните окови, намиращи се в притвора на манастирската черква. Някога били 12 на брой, от които сега е останала само една. Навремето душевно болни поклонници били оковавани с тях към пода, като са оставали през нощта. На сутринта над тях са се пеели молитви от монасите, след което те са били карани до аязмения извор, където са били обливани с вода. В началото, когато е започвало тяхното лечение обливането е ставало по следният начин:
Монахът е обливал с вода бесноватия и е броял 1-2. На следващият ден процедурата се повтаряла, но този път 1-2-3. Лечението е продължавало до цифрата 2000. Това обяснява колко дълго е продължавало лечението, което обаче в своя край завършвало успешно.
И до днес се вярва, че ако болен човек подържи оковите за известно време или ги допре до болното място, ще се излекува.
Кукленския манастир е част от Асеновградската Света гора. Заедно с Мулдавски, Араповския, Горноводенския ,Белочерковския и Белащенския те образуват една сателитна на Бачковската Света Обител манастирска общност, просъществувала през вековете.