Επιβλητικός είναι ο βράχος που βρίσκεται απέναντι από τη Μονή Μεγάλου Μετεώρου. Στον πανύψηλο αυτό βράχο του πέτρινου δάσους βρίσκεται η Μονή Βαρλαάμ που έχει ύψος 373 μ.
Οι πρώτοι ασκητές για να ανέβουν πάνω στο βράχο χρησιμοποίησαν σκαλωσιές, πάνω σε δοκάρια που τα βάζανε σε τρύπες που είχε ο βράχος
Ο πρώτος κτήτορας της Μονής ήταν ο μοναχός Βαρλαάμ ο οποίος στα 1350 μΧ έκτισε πάνω μερικά κελιά και ένα ναό στο όνομα των Τριών Ιεραρχών.
Σύντομα η μονή ερήμωσε, αλλά αναβίωσε από τους Γιαννιώτες αδελφούς Μοναχούς Θεοφάνη και Νεκτάριο στα 1518 μΧ. Αυτοί, ξανάχτισαν πάνω στα ερείπια των παλιών κτισμάτων το Ναό των Αγίων Πάντων και το Ναό του Ιωάννου του Προδρόμου που είναι δυο από τις ωραιότερες εκκλησίες των Μετεώρων.
Η πρόσβαση στη Μονή γινόταν με σκαλωσιές που αργότερα αντικαταστάθηκαν με μεγάλες ανεμόσκαλες και με το δίχτυ που το χρησιμοποιούν και σήμερα για τη μεταφορά τροφίμων και υλικών για τη συντήρηση της Μονής.
Το 1923 οι μοναχοί σκάλισαν στο βράχο 195 σκαλιά που μας οδηγούν σήμερα με ασφάλεια στην κορυφή του βράχου.
Ο κεντρικός ναός είναι ένα μεγαλόπρεπο κτίσμα που ονομάζεται καθολικό, είναι αγιορείτικου τύπου και εκεί τιμάται η μνήμη των Αγίων Πάντων. Κτίστηκε στα 1541-1542 μΧ, όπως μας μαρτυρούν οι επιγραφές.
Ο Ναός αποτελείται από το Νάρθηκα, τον κυρίως Ναό και το Ιερό Βήμα. Ο Ναός όπως αναφέρει το κτητορικό, κτίστηκε σε 20 ημέρες. Έως ότου τα υλικά να συγκεντρωθούν και να ανέβουν πάνω στο βράχο, χρειάστηκαν περίπου 22 χρόνια.
Σύμφωνα με το κείμενο ο ίδιος ο Θεοφάνης ήταν καταπονημένος και κατάκοιτος από βαριά δεκάμηνη ασθένεια στο κρεβάτι του πόνου. Μόλις πληροφορήθηκε πως τελείωσαν οι εργασίες, συγκέντρωσε όλες του τις δυνάμεις και πήγε με λαχτάρα στο Ναό που μόλις είχε τελειώσει, ευλόγησε όλους τους παρευρισκόμενους, ύψωσε τα χέρια του, δόξασε και ευχαρίστησε το Θεό και τους Αγίους Πάντες. Γύρισε στο κελί του και πέθανε στις 17 Μαΐου 1544.
Στο Ιερό Βήμα εντυπωσιάζει η παράσταση της Πλατυτέρας των Ουρανών με τη λάμψη του χρυσού και των άλλων χρωμάτων και με τη γλυκήτητα στην έκφραση του προσώπου της.
Ο Ηγουμενικός Θρόνος και τα δύο αναλόγια που είναι στολισμένα με ψηφίδες και έχουν επάνω διάφορα σχέδια από μάρμαρο και ελεφαντοστούν, κατασκευάστηκαν επί επισκόπου Σταγών Παϊσίου (1784-1808μΧ) και ηγουμένου της Μονής Ανατολίου, όπως φαίνεται από επιγραφή που υπάρχει στο ένα αναλόγιο.
Οι εντυπωσιακές τοιχογραφίες του κυρίως Ναού του Καθολικού θεωρούνται από τις καλύτερες των Μετεώρων και έχουν γίνει στα μέσα του 15 ου αιώνα από τον σπουδαίο ζωγράφο, Φράγκο Κατελάνο.
Το Τέμπλο του κυρίως Ναού Ναού είναι ξυλόγλυπτο και επιχρυσωμένο με παραστάσεις από το φυσικό και ζωικό βασίλειο
Η τοιχογράφηση του Νάρθηκα έγινε στα 1566 μΧ από το Ιερέα Γεώργιο και τον αδελφό του Φράγκο, σύμφωνα με τις επιγραφές.
Υπάρχουν ακόμη οι τάφοι των κτητόρων Νεκταρίου και Θεοφάνη. Στη Μονή θα δούμε ακόμη την Τράπεζα (σήμερα Μουσείο), το Νοσοκομείο, το μεγειρείο και το γηροκομείο.
Στις αρχές του 17 αιώνα λειτουργούσε οργανωμένο βιβλιογραφικό εργαστήριο, όπου εργάζονταν ειδικευμένοι καλλιγράφοι και γραφείς. Α κόμη λειτουργούσε και εργαστήριο χτυσοκεντητικής.
Ένα άλλο κτίσμα που υπάρχει στη Μονή είναι το σκευοφυλάκιο-Μουσείο που έχει επισκευαστεί τα τελευταία χρόνια. Υπάρχουν 290 αξιόλογα χειρόγραφα, εκκλησιαστικά κειμήλια, μεταβυζαντινές φορητές εικόνες, χρυσοκέντητα άμφια και εντυπωσιακός είναι ο χρυσοκέντητος Επιτάφιος, σε πράσινο βελούδο, έργο του 1609. Αρκετά και σπάνια είναι και τα παλαίτυπα της Μονής.
Το παρεκκλήσι των Τριών Ιεραρχών βρίσκεται στο βορειοδυτικό άκρο του βράχου. Κτίστηκε στο 1627 και τοιχογραφήθηκε το 1637 από τον καλαμπακιώτη Ιερέα Ιωάννη.
Ο Ναός είναι αγιογραφημένος μεταξύ άλλων, με 24 σκηνές του Ακάθιστου Ύμνου, καθώς και με δύο εξαιρετικές, πολυπρόσωπες συνθέσεις: την κοίμηση του Εφραίμ του Σύρου και την Κοίμηση του Ιωάννη του Χρυσοστόμου.
