976 wurden die Babenberger von Otto II. (955-983) mit der Ostmark belehnt um damit die Grenzen des Deutschen Reiches nach Osten zu sichern. Den Babenbergern gelang es, diese Mark nach Norden und Osten auszuweiten und zu sichern. In dieser Ostmark gab es Burgzentren, die militärische, geistige und wirtschaftliche Mittelpunkte bildeten und so der Bevölkerung Schutz boten. Die Babenberger siedelten in Melk bereits ein geistliche Gemeinschaft - Kanoniker - an.
Als Melk durch die Ausdehnung der Mark an Bedeutung verlor, entschloss sich Leopold II. (1050-1095), die Melker Burg in ein Kloster umzuwandeln. Landespatron Koloman und einige der ersten Herrscher Österreichs, die Markgrafen Heinrich, Adalbert und Ernst waren zu dieser Zeit bereits in Melk bestattet. Leopold II. rief Benediktiner aus Lambach in Oberösterreich nach Melk, die das Gebet am Grab der Babenberger sowie die Arbeit als geistliches Zentrum der Region aufrecht erhalten sollten.
Seit dem 21. März des Jahres 1089 leben und wirken im Stift Melk in ununterbrochener Folge Mönche nach der Regel des heiligen Benedikt. In der Klosterbibliothek wird noch jenes Exemplar der Regel aufbewahrt, das die Mönche aus ihrem Heimatkloster mitgebracht hatten. Es handelt sich dabei also um ein Manuskript, das etwa 1000 Jahre alt ist.
Trotz mancher äußeren Schwierigkeiten blühte das Kloster. Die Melker Annalen, das Melker Marienlied überstanden den fürchterlichen Klosterbrand 1297 und zeigen die Regsamkeit der Mönche dieser Zeit. Es gab eine Schreibstube im Kloster und die Wurzeln der Klosterschule für Sängerknaben gehen in das Jahr 1160 zurück. Im 14. Jahrhundert kam es zum Abstieg der Kirche. Naturkatastrophen, eine Pestepidemie, das babylonische Exil der Päpste in Avignon, das abendländische Schisma waren Symptome des Niederganges in der Kirche. Es bedurfte einer dringenden Reform. Das Konzil von Konstanz (1414-1418) sanierte zwar die Institution "Kirche" wieder, sodass es nur einen Papst gab, die gewünschte Reform der Kirche blieb allerdings aus. Der Ruf nach Reform weckte aber Kräfte, die große geistige und kulturelle Leistungen hervorbrachten. Die Klöster hatten durch das Konzil von Konstanz den Auftrag zur Reform erhalten. Melk wurde ein Reformzentrum. Von der Melker Reform ausgehend kam es zu einem Neubeginn in den österreichischen Klöstern sowie im gesamten süddeutschen Raum. Melk wurde bald durch seine Verbindung zur Wiener Universität ein monastisch kulturelles Zentrum - ein "Musterkloster". Viele theologische, monastische und wissenschaftliche Werke entstanden zu dieser Zeit in Melk. Etwa zwei Drittel der Melker Handschriften stammen aus dieser Zeit. Trotz klösterlicher Blütezeit kam es zu keinem wirtschaftlichen Wachstum. Große finanzielle Forderungen kamen von den Landesherren an die Klöster und Äbte wurden in Streitigkeiten zwischen Landesfürsten und Adel hineingezogen. 1429 wurde, die trotz der ungünstigen äußeren Umstände umgebaute und zum Teil neugebaute Klosterkirche geweiht und später mit einem Tafelaltar von Jörg Breu dem Älteren ausgestattet.
Am Beginn des 16. Jahrhunderts kam es zu einem erneuten Tiefgang in der Klostergeschichte. Der Reformgedanke von Martin Luther breitete sich in Österreich rasch aus und es kam fast zu einem Stillstand des monastischen Lebens. Es blieben drei Patres, drei Kleriker und zwei Laienbrüder im Stift Melk. Weltliches Personal wurde zur Klosterverwaltung vom Landesfürsten eingesetzt, was viele Streitigkeiten zwischen Konvent und den Beamten auslöste. Die Kriege gegen die Türken bedurften großer Abgaben und die Besitzungen des Klosters rund um Wien waren verwüstet. Die Existenz des Klosters war stark bedroht. Der Aufschwung monastischen Lebens durch die Melker Reform war völlig zusammengebrochen.
Auf Drängen des Herrscherhauses kam es durch das Konzil von Trient zu einer Gegenreformation. Sehr bald war wieder eine Einheit im Glauben wiederhergestellt und es kam zu einem Aufschwung in der Klostergeschichte. Viele gut gebildete und religiös gelehrte Deutsche traten in das Kloster Melk ein. Es kam zu einer Erneuerung der Klosterschule und einer guten theologischen Ausbildung der Mönche. Melk wurde wieder zu einer geordneten klösterlichen Gemeinschaft.