Александро-Невский Ново-Тихвинский женский монастырь ведет свою историю с конца XVIII века. Первоначально на его месте находилось загородное кладбище Екатеринбурга с деревянной Успенской церковью, построенной в 1782 году купцом Иваном Хлепетиным. При церкви поселилась община вдов и сирот, занимавшаяся чтением Псалтири по усопшим и уходом за могилами. В 1796 году общину возглавила Татьяна Костромина, начавшая процесс преобразования общины в монастырь.
31 декабря 1809 года указом императора Александра I община была официально преобразована в Ново-Тихвинский женский монастырь. Татьяна Костромина приняла постриг с именем Таисия и стала первой игуменьей обители. В 1814 году был заложен каменный собор во имя святого благоверного князя Александра Невского, строительство которого завершилось к 1854 году. Храм был выполнен в стиле позднего классицизма по проекту архитекторов Шарлеманя и Висконти при участии уральского зодчего Михаила Малахова.
В 1822 году монастырь получил статус первоклассного. К началу XX века в обители насчитывалось шесть храмов, многочисленные мастерские и до 1000 насельниц. Главной святыней монастыря являлся список с чудотворной Тихвинской иконы Божией Матери, привезенный игуменьей Таисией в 1811 году.
После революции 1917 года монастырь был закрыт. В 1920-х годах его здания использовались для различных светских нужд, а в 1930 году богослужения в соборе полностью прекратились. В советский период в храме размещались воинский склад, планетарий и краеведческий музей.
Возрождение монастыря началось в 1991 году с передачи собора Русской Православной Церкви. В 1994 году обитель была официально восстановлена. В 2013 году после завершения реставрационных работ состоялось великое освящение Александро-Невского собора. В настоящее время на исторической территории монастыря продолжаются работы по восстановлению других храмовых сооружений.