История обители начинается в 1643 году, когда казаку Андрею Михайловичу Набокову на роднике вблизи Нижнего Ломова явилась Казанская икона Божией Матери. На месте явления был построен храм, положивший начало Нижнеломовскому Казанскому мужскому монастырю. В 1648 году царь Алексей Михайлович повелел основать здесь мужской монастырь, и в том же году появилась первая деревянная церковь — Казанская. Впоследствии, на месте деревянной церкви, в 1712–1722 годах был возведён каменный Казанский собор, отличавшийся лёгкостью архитектуры и благолепием. К началу XX века в монастыре находились четыре каменных храма: Казанский собор, Богоявленский храм с приделами во имя святого Иоанна Предтечи и святителя Николая, храм во имя преподобного Сергия Радонежского и храм во имя Всех святых. Монастырь был известен своими святынями, включая чудотворную Казанскую икону Божией Матери и икону святого Иоанна Предтечи.
В 1920 году монастырь был закрыт постановлением Нижнеломовского уисполкома. Основную часть монастырского комплекса взорвали в 1938 году, и от него до наших дней сохранились лишь развалины настоятельского корпуса и часть примыкавшей к нему колокольни. На источнике, где в 1643 году явилась Казанская икона Божией Матери, был установлен насос, и его водой стали питать весь город. В перестроечное время на роднике построили небольшую деревянную часовню и купальню.
В 2003–2004 годах рядом с источником был построен деревянный храм во имя Казанской иконы Божией Матери, обложенный позднее кирпичом. Строительство велось на средства благотворителя А. П. Мамыкина. Он же в 2003 году передал в храм две бывшие монастырские иконы — чудотворный Нижнеломовский образ Казанской иконы Божией Матери и явленную икону святого Иоанна Предтечи («Ангел пустыни»), которые ранее были сохранены для верующих Климовой Антониной Амплеевной, родственницей благотворителя.
Храм представляет собой крестообразное в плане сооружение, над средокрестием которого возвышается шатёр с главкой на конце. Над западной частью, где расположен главный вход в храм, возведена шатровая звонница. Ещё два входа помещаются в ризалитах, выступающих на северном и южном фасадах церкви. Алтарная часть имеет пятигранную форму. Перед иконостасом в киотах расположены главные святыни возрождённого Казанско-Богородицкого монастыря: слева — Нижнеломовский образ Казанской иконы Божией Матери, справа — икона святого Иоанна Предтечи.
В октябре 2008 года за алтарём храма были перезахоронены трое насельников монастыря. Прах иеромонаха Иннокентия (Андронова) перенесли из Кочетовки Каменского района, Гедеона (Озерова) — с норовского кладбища. Оба инока претерпели за веру Христову и прошли через лагеря. Имя третьего неизвестно; его останки нашли при строительстве новой монастырской стены на месте прежней.
