Le monastère de la Grande Charteuse est le premier monastère et le monastère principal de l'Ordre des Chartreux. Il est situé au pied du Grand Som, quatrième plus haut sommet du massif de la Chartreuse.
L'implantation des Chartreux dans le massif qui leur a donné son nom fait de ce site le type de l'espace monastique cartusien, bien que l’ordre se soit accommodé dès le XIII^e siècle de sites urbains et de maisons situées en plaine, voire au bord de la mer.
Conformément à la règle cartusienne, le monastère ne se visite pas, mais un musée est installé à la Correrie, en aval du monastère. On peut y voir des reconstitutions de cellules de moines.

Le premier emplacement, choisi en 1084 au fond de la vallée, a été abandonné après sa destruction par l'avalanche de 1132 qui tua une grande partie de la communauté. Reconstruit quelques centaines de mètres en aval, sur le lieu plus abrité qu’il occupe encore actuellement, le monastère a subi plusieurs autres sinistres au fil des siècles.
En 1678, après un huitième incendie, il fut reconstruit selon le parti architectural qu’on lui connaît. Les bâtiments sont classés monument historique depuis 1920. Les Chartreux, qui en avaient été expulsés à la Révolution (1790), lors de la suppression des ordres religieux, y sont rentrés en 1816.
Expulsée à nouveau le 29 avril 1903, la communauté de Chartreuse se réfugia en Italie, à la chartreuse de Farneta (Lucques) et ne put réintégrer la maison mère qu’en 1940. En mai 1940, prévenu de l'imminence de l'entrée en guerre de l'Italie (10 juin 1940) et des conditions favorables d'un retour en France dans le contexte de la débâcle, le Révérend Père général Dom Ferdinand Vidal envoie des religieux pour réoccuper la Grande-Chartreuse. Les premiers Pères arrivent le 29 mai. Passant outre l'opposition du préfet de l'Isère, le maire de Saint-Pierre-de-Chartreuse réquisitionna le monastère « pour y abriter des réfugiés ». Le 9 juin, Georges Mandel, ministre de l'intérieur, régularise la situation de fait (9 juin 1940). Le 21 juin 1940, les trois premiers Pères reprirent officiellement possession des bâtiments. La nomination par Pétain d'un nouveau préfet de l'Isère, Raoul Didkowski, facilita la réintégration. Une loi du gouvernement de Vichy du 21 février 1941 accorda aux Chartreux une reconnaissance légale en France. Durant ces années difficiles, la communauté ouvrit ses portes aux juifs et aux personnes pourchassées. Une convention du 11 mars 1941 entre la Grande Chartreuse et l'administration des Beaux-Arts permit la restauration rapide des bâtiments. La communauté continue toutefois jusqu'à ce jour à louer les bâtiments à l'État français, moyennant un loyer modique et la charge de l’entretien courant. À partir de 1947, la Grande Chartreuse recommença à abriter régulièrement le chapitre général.
Dans les deux décennies qui suivirent la Seconde Guerre mondiale, le tourisme devint si gênant que les supérieurs de l’ordre envisagèrent de quitter le massif de Chartreuse et de transférer la communauté sur un site plus solitaire. Finalement, ils obtinrent que le site soit classé comme site historique et naturel, interdit au survol des avions de tourisme (avantage dont ne bénéficient pas toutes les maisons de l'ordre) et fermé à la circulation automobile.

Inscrit au patrimoine mondial de l'UNESCO dans le cadre des Chemins de Saint-Jacques-de-Compostelle en France, Notre-Dame-en-Vaux était une collégiale, c'est-à-dire qu'elle abritait une communauté de chanoines.
L'église actuelle fut commencée avant 1157, en remplacement d'un édifice antérieur qui s'était écroulé. Sa reconstruction était achevée en 1217. Commencée en style "de transition" (intermédiaire entre le roman et le gothique), elle fut terminée en gothique.
On y trouve un beau chevet avec abside gothique flanquée de deux tours romanes (influence de la cathédrale de Toul), mais aussi d'admirables verrières du XVI^e siècle. Il s'y trouve également un des plus grands carillons d'Europe, composé de 56 cloches et datant du XIX^e siècle.