Η Ιερά Μονή Πεντέλης κτίστηκε το 1578 από τον Άγιο Τιμόθεο επίσκοπο Ευρίπου, ο οποίος καταγόταν από την Αττική και είχε φύγει από την έδρα του εξαιτίας διωγμού του από τους Τούρκους. Όταν ο Άγιος Τιμόθεος κατέφυγε στο Πεντελικό όρος το βρήκε να κατοικείται από καταδιωκόμενους εγγράμματους ασκητεύοντες κληρικούς σε σημεία όπου υπήρχε νερό (και υπήρχε σε πολλά μέρη), ώστε να μπορούν να καλλιεργούν μικρούς κήπους.

Αφού τους έπεισε να κτίσουν μονή, άρχισαν να ψάχνουν την τοποθεσία στους πρόποδες του όρους. Κάπου λοιπόν παρατήρησαν τα οστά θανόντος ασκητού και μαζί με αυτά μικρή εικόνα της Παναγίας. Εκεί αποφάσισαν να κτίσουν την Μονή. Σύμφωνα με άλλη παράδοση έχει κτιστεί πάνω στα ερείπια του αρχαίου δήμου Πεντέλης της Αντιοχίδος φυλής (μία από τις 10 φυλές της Αρχαίας Αθήνας) και σε ιερό της θεάς Αθηνάς.

Στο σχετικά σύντομη περίοδο που ήταν ηγούμενος ο Άγιος Τιμόθεος κτίστηκε μέρος του Καθολικού, η νότια πλευρά της μονής και ο οχυρός πύργος στην κύρια πύλη.