Казанский мужской монастырь в Нижнем Тагиле учрежден по благословению Святейшего Патриарха и решению Священного Синода от 9 июня 1998 года. Монастырь создан на основе Казанского собора, который получил этот статус в 1958 году по ходатайству епископа Свердловского и Курганского Флавиана. В 1996 году собор был преобразован в подворье правящего архиерея, а через два года - в монастырь.
Первый храм на этом месте освящен в январе 1847 года во имя Казанской иконы Божией Матери. Он был достроен из ранее действующей старообрядческой часовни. 29 октября 1843 года жители Выйского завода приняли единоверческого священника, после чего часовня была перестроена в храм с добавлением колокольни и освящением места для алтаря. Этот храм существовал до 1871 года, когда был перенесен на новое место.
На прежнем месте в 1872 году построена новая деревянная церковь, обшитая тесом и оштукатуренная внутри. Храм имеет три придела: центральный в честь Казанской иконы Божией Матери (освящен 6 ноября 1872 года), правый во имя святителя Николая Мирликийского (освящен в 1900 году) и левый во имя целителя Пантелеимона (освящен в 1952 году). В 1897 году к храму пристроен придел во имя святителя Николая, что связано с посещением цесаревичем Николаем Александровичем Урала в 1891 году.
В годы советской власти Казанский храм оставался единственным действующим в Горнозаводском округе и в Нижнем Тагиле. В 1930 году храм был разделен на Казанскую единоверческую и Николаевскую «сергиевскую» церкви, но в 1942 году вновь объединен. К 1940 году это была единственная действующая церковь в городе.
При монастыре действуют миссионерские курсы, основанные в 2000 году, и общество православных врачей во имя святителя Луки Крымского. Монастырь осуществляет духовное окормление мест заключения, включая храмы в колониях УЩ-349/12 и УЩ-6. С ноября 1998 года издается газета «Православный Тагильчанин».