Weltenburg gründet in einer alten Kulturlandschaft, die seit der Jungsteinzeit (4500/3500 v. Chr.) besiedelt ist. Auf dem südlich der Klosteranlage steil ansteigenden Arzberg, der wegen der heute dort stehenden Marienkapelle auch Frauenberg genannt wird, erstreckte sich in der Frühbronze‑, Urnenfelder- und Frühlatènezeit (ca. 1800–400 v. Chr.) eine bedeutende Höhensiedlung. Die Römer richteten im 1. Jh. n. Chr. ein Kleinkastell oberhalb des Ortes Weltenburg im jetzigen Neubaugebiet »Am Galget« ein. An der Stelle des heutigen Staubing befand sich in der zweiten Hälfte des 7. Jh. eine Siedlung mit einer Holzkirche. Das Georgspatrozinium des Klosters deutet wohl auf spätantike Ursprünge hin, vielleicht auf eine Seelsorgestation oder gar eine Pilgerherberge an seiner Stelle; der Namensgeber Welto taucht erst im 8. Jh. auf. Danach ist Weltenburg bischöflichregensburgisch und hat enge Verbindungen zu St. Emmeram. Die Vorstellung, das Kloster sei im frühen 7. Jh. durch die Columban-Schüler Eustasius und Agilus gegründet worden, geht dagegen auf Gelehrte des 18. Jh. zurück. Urkundlich genannt wird »Weltinpurc« erstmals im Jahr 889. Der hl. Wolfgang, 972–994 Bischof von Regensburg, ließ diese auf dem Frauenberg gelegene Burg dann ausbauen und den Berg befestigen. Erst 1040 ist ein eigener Abt für das Kloster erwähnt. Im ausgehenden 12. Jh. erfolgte die Weihe der (dann bis 1716 bestehenden) romanischen Klosterkirche, eines nur einschiffigen, langgestreckten Baus mit nicht eingezogenem Rechteckchor und Krypta. Unter Abt Konrad V. (reg. 1441–1450) wurden Klosterleben und ‑verwaltung reformiert, Kirche und Klostergebäude renoviert. Den heutigen Ruhm verdankt Weltenburg Abt Maurus I. Bächl (reg. 1713–1743), einem Organisationstalent und Finanzgenie mit Durchsetzungsvermögen. Unter ihm entstand die heutige Barockanlage, die in der Asam-Kirche gipfelt. Dazu kamen die Neugestaltung von inkorporierten Pfarrkirchen, Pfarrhöfen und Wirtschaftshöfen, die Errichtung einer Mühle und einer Schule sowie der Erwerb der Hofmark Affecking. Als dann im Zuge des Österreichischen Erbfolgekriegs Zwangseinquartierungen und hohe Kriegsabgaben erfolgten, die sein Werk zunichte zu machen drohten, trat Abt Maurus I., auch der ständigen klosterinternen Konflikte müde, 1743 zurück. Sein Nachfolger Abt Maurus II. Kammermaier (reg. 1744–1777) richtete sein Augenmerk vor allem auf den Ausbau der Klosterbibliothek, des Antiquariums und der naturwissenschaftlich-mathematischen Sammlung. Unter dem nächsten Abt Rupert Walxhäuser (reg. 1778–1786) blühte das Musikleben auf, dank so talentierter Konventualen wie Pater Benno Grueber. Nachdem die Konfiszierung des Kirchensilbers und das Verbot der Neuaufnahme von Novizen vorausgegangen waren, erfolgte am 18. März 1803 die Aufhebung des Klosters durch den Staat. Abt Benedikt Werner zog nach München und verfasste dort eine 24-bändige Klosterchronik und eine neunbändige Musikgeschichte Weltenburgs. Da – im Gegensatz zu Brauerei und übrigen Wirtschaftsgebäuden – Kirche und Konventgebäude keinen Käufer fanden, wurde ab 1812 Erstere als Pfarrkirche und Letzteres als Pfarrhof, Schule und Lehrerwohnung genutzt. Auf Veranlassung König Ludwigs I. konnte Kloster Weltenburg 1842 als Priorat der Benediktinerabtei Metten wiedereröffnet werden. Dank einer ansehnlichen Dotation war es möglich, die Klostergebäude zu sanieren und frühere Liegenschaften, darunter die Brauerei, zurückzukaufen. Seit 1913 ist das Kloster wieder Abtei. Sie sieht heute ihre Hauptaufgabe in der Seelsorge (u. a. Betreuung von zwei Pfarreien) und in der Erwachsenenbildung. Im 2014 eingeweihten Gästehaus St. Georg werden u. a. Tagungen und Seminare, Besinnungstage und Exerzitien angeboten; die lange Musiktradition lebt in den von der »Weltenburger Musikgemeinschaft « veranstalteten Konzerten fort.
Unter dem jetzigen, seit 1998 amtierenden Abt Thomas M. Freihart wurde 1999–2008 für ca. 6,5 Millionen Euro eine Gesamtinstandsetzung der Kirche durchgeführt, außerdem eine Sanierung der Konventgebäude und des Felsenkellers (nun »Besucherzentrum «) sowie der Einbau eines wirksamen Hochwasserschutzes.