Βρίσκεται ανάμεσα στις Μονές Γρηγορίου και Αγίου Παύλου, στη νοτιοδυτική πλευρά της χερσονήσου του Αθω, κτισμένη πάνω σε κατακόρυφο βράχο που υψώνεται πάνω στη θάλασσα.

Είναι 5η στην ιεραρχία των Αγιορίτικων Μονών και κτίστηκε στα μέσα του 14ου αι. από το μοναχό Όσιο Διονύσιο από την Κορυσσό της Καστοριάς συμβάλλοντας οικονομικά ο αυτοκράτορας Αλεξίος Γ΄ Κομνηνός από την Τραπεζούντα.
Μετά την άλωση το 1452 τη Μονή ευεργέτησαν αρκετοί ηγεμόνες της Μολδοβλαχίας.
Περί το 1535 καταστράφηκε από πυρκαγιά αλλά ανοικοδομήθηκε και έκτοτε παραμένει ουσιαστικά αμετάβλητη αρχιτεκτονικά και κτιριακά μέχρι σήμερα.

Ο κεντρικός ναός (καθολικό - Γενέσιο Τιμίου Προδρόμου), οικοδομήθηκε κατά την περίοδο της ηγουμενίας Ματθαίου, μεταξύ των ετών 1537 - 1547.
Η Μονή διαθέτει μεγάλο αριθμό παρεκκλησίων, πολλά εκ των οποίων είναι τοιχογραφημένα. Μέσα στη μονή βρίσκεται και ο αμυντικός πύργος, κτισμένος το 1520 και χρησιμoποιείται κατά εποχές για τη φύλαξη της πολύτιμης βιβλιοθήκης της μονής.
Ξεχωρίζει το θολωτό παρεκκλήσιο της Παναγίας του Aκαθίστου, με τοιχογραφίες του ζωγράφου Mακαρίου του 1615, όπου φυλάσσεται η ομώνυμη εικόνα της Παναγίας, έργο του Eυαγγελιστή Λουκά.
Στο Κοιμητήριο της μονής βρίσκεται ο τάφος του Αγίου Νήφωνα, μοναχού της μονής, Μητροπολίτου Θεσσαλονίκης και αργότερα Πατριάρχη Κωνσταντινούπολης.

H Ιερά Μονή Διονυσίου διαθέτει εξαρτηματικά κελιά και το αντιπροσωπείο της στις Καρυές, του Aγίου Στεφάνου.
Τα πέντε από τα επτά κελιά της μονής Διονυσίου βρίσκονται τις Καρυές, μεταξύ των οποίων το κελί Γεννέσιο της Θεοτόκου, στην πλατεία του Πρωτάτου.
Επίσης έχει εξάρτημά της ένα Κάθισμα κοντά στην μονή. Σε μικρή απόσταση από τη μονή Διονυσίου, βρίσκεται το κάθισμα των Αγίων Αποστόλων, στο οποίο κατοικούσε ο μοναχός Θεόκλητος Διονυσιάτης.

Ο επισκέπτης πρέπει να δει τις τοιχογραφίες του καθολικού, (1547), όπως επίσης και τις τοιχογραφίες με τις περίφημες παραστάσεις από την Αποκάλυψη που βρίσκονται στον διάδρομο έξω από την τράπεζα καθώς και το ιερό σκευοφυλάκιο και την πλούσια ιστορική βιβλιοθήκη της Μονής.
Η μονή διαθέτει μία από τις πιο αξιόλογες συλλογές έργων τέχνης (κυρίως φορητών εικόνων) και εικονογραφημένων χειρογράφων.