Преподобный Пахомий родился в первой четверти XIV века во Владимире на Клязьме и в миру носил имя Иаков. Отец его, священник Никольской церкви Игнатий, и мать Анна были людьми богобоязненными. Семи лет мальчика отдали учиться священным книгам, и, освоив грамоту, он стал усердно ходить в храм. Особенно он любил молиться в монастыре Рождества Пресвятой Богородицы — там же принял и постриг с именем Пахомий. Отец умер, оставив его двенадцатилетним сиротой, а мать благословила сына на иночество.

В монастыре его отдали строгому старцу, и юноша беспрекословно подчинился ему, отсекая свою волю. После сорока дней искуса настоятель послал его в братскую пекарню, где он работал днём и не спал ночами. Видя его трудолюбие и смирение, игумен привёл Пахомия к святому Алексию, тогда наместнику московского митрополита, и просил поставить его во диакона. В этом сане он прожил в Рождественском монастыре около десяти лет, а затем святитель Алексий, восстановив древнюю Царе-Константиновскую обитель близ Владимира, не нашёл для неё лучшего игумена и в 1362 году поставил туда Пахомия.

Несколько лет он управлял обителью, а потом захотел перенести подвиг туда, где ещё не было христианских подвижников. Ночью, тайно от братии, он ушёл в костромские пределы, в местность, называвшуюся Нерехта, взяв с собой из имущества только две книги. Место для новой обители он нашёл в двух верстах от селения: возвышенный лесистый полуостров между двумя реками, издревле называвшийся Сыпаново. Он попросил нерехтчан уступить ему это место и землю под монастырское хозяйство — те с радостью согласились, рубили лес, расчищали землю, поставили ему келью. На собранные средства преподобный написал образ Живоначальной Троицы и с крестным ходом принёс его туда, где положил воздвигнуть храм.

Жители Нерехты приходили помогать каждый день, к ним присоединились соседи, а затем появились и желающие остаться при подвижнике. Получив в Москве у митрополита Алексия благословенную грамоту и антиминс, преподобный достроил Троицкий храм. Затем поставили кельи, обнесли монастырь стеной, вырубили лес под пашню и завели хлебопашество — чтобы братия не была праздной и кормилась своим трудом, а не одними приношениями. За стеной он устроил гостиницу для богомольцев, кормил их монастырским хлебом и сам садился с ними за трапезу. Обители он дал строгий общежительный устав и определил монастырские должности; порядок в Нерехтском монастыре стал таков, что другие обители брали его за образец.

Состарившись, преподобный занемог. Он простился с братией, поручив им выбрать настоятеля, и сам указал на Феодора, пришедшего из владимирского Рождественского монастыря. Наставляя иноков, он просил терпеть скорби на этом месте, чтобы обрести благодать Божию. Причастившись Святых Таин, он предал душу Богу в 1384 году. Мощи его положили по правую сторону алтаря Троицкого собора, а 6 мая 1675 года, при строительстве каменной церкви, обрели нетленными.

От святого известно много случаев помощи. При его жизни в Нерехте жил человек, который из-за неумеренного пьянства потерял рассудок; родные вели его к монастырю, когда преподобный шёл на водоосвящение. Пахомий остановил крестный ход, велел подвести больного к воде и осенил его крестом — тот бросился в реку, плакал и молился, и рассудок к нему вернулся. Иноку-живописцу Иринарху, мучимому помыслом, святой явился после своей кончины и велел не грешить впредь, а заодно — написать его образ; этот образ и поставили над гробницей. Позже, во время холерных эпидемий 1848 и 1853 годов, жители Сыпанова и Нерехтского края обращались к преподобному, и с крестными ходами болезнь отступала.

Пишут преподобного Пахомия в монашеском одеянии, часто с моделью Троицкого храма в руках.