Βρίσκεται στην δυτική πλευρά του νησιού σε μικρή απόσταση από την μονή Φιλανθρωπηνών. Ως ιδρυτές της φέρονται μέλη της αρχοντικής οικογένειας των Στρατηγόπουλων που εγκαταστάθηκε στα Ιωάννινα μετά την κατάληψη της Κωνσταντινούπολης από τους Σταυροφόρους το 1204. Το προσωνύμιο Ντίλιου το οφείλει στις χορηγίες ενός εύπορου Γιαννιώτη του Γ. Ντίλιου ο οποίος το 1700 χρηματοδότησε τις εργασίες επισκευής της μονής. Μονή Δεσποτών ονομάστηκε γιατι στο μοναστήρι αυτό λειτούργησε τον 16ο αιώνα η περίφημη σχολή των Δεσποτών, ως ιδρυτής της οποίας φέρεται ο Δεσπότης της Ηπείρου, Μιχαήλ Άγγελος. Από την Μονή Ντίλιου σήμερα σώζονται σήμερα τα κτίσματα του καθολικού (11ος -13ος αιώνας) και του Ηγουμενείου ,μεταγενέστερου κτίσματος το οποίο ανάγεται στον 16ο αιώνα.

Το καθολικό της μονής , μονόκλιτη βασιλική με σαμαρωτή στέγη αποτελείται από το νάρθηκα , τον κυρίως ναό και το ιερό βήμα. Κοσμείται με ιδιαίτερα αξιόλογες τοιχογραφίες οι οποίες ανάγονται στα 1542/43, ενώ στον ίδιο χώρο εντοπίζεται αξιόλογο ξυλόγλυπτο τέμπλο, έργο ηπειρωτικών εργαστηρίων του τέλους του 18ου -19ου αιώνα. Ανάμεσα τους ξεχωρίζει η εικόνα του ένθρονου Χριστού στον τύπο του Μεγάλου Αρχιερέα, έργο του 16ου αιώνα αλλά και η εικόνα της Βρεφοκρατούσας Θεοτόκου που χρονολογείται στα 1783.