Монастырь был основан в XVI веке и первоначально располагался на территории Рязанского кремля, к югу от Спасского монастыря. В XVII веке, при митрополите Авраамии, на месте деревянной церкви была построена каменная Казанская церковь. До секуляризации монастырских земель в 1764 году обитель пользовалась хлебной и денежной ругой.
В 1779 году, согласно новому архитектурному плану города, было предложено перенести монастырь на другое место. Наместник Михаил Кречетников в 1781 году указал новое место в Ямской слободе у церкви святого Николая. Однако перевод обители состоялся только в 1786 году, когда игуменья Евгения с сестрами, при поддержке епископа Симона (Лагова), добились переноса обители к Вознесенской церкви. Ктитор этой церкви, купец Игнатьев, дал согласие на размещение монастыря. Вскоре в Вознесенской церкви были устроены приделы в честь Казанской иконы Божией Матери и священномученика Харлампия.
При игуменье Екатерине в 1861 году в монастыре была учреждена община и при ней больница. Учредители её, по христианской скромности, отказались назвать свои имена. Известно только, что это супружеская чета, проживавшая в Москве; муж имел рязанские корни и занимался торговлей. Община и больница создавались благотворителями с заботой о старых и немощных сестрах, которые уже не могли трудиться и требовали ухода.
С 1863 года настоятельницей Казанского монастыря становится игуменья Евгения (вторая), усилиями и стараниями которой монастырь значительно преобразился. Так, на средства банкира и мецената Сергея Афанасьевича Живаго в 1868 году при монастыре было открыто четырёхклассное училище для девочек. На месте обветшавшей Вознесенской церкви на средства московского купца Никанора Петровича Суворова и других благотворителей был построен новый соборный храм в честь Казанской иконы Божией Матери с приделами священномученика Харлампия и преподобного Сергия Радонежского. 16 августа 1870 года архиепископом Алексием (Ржаницыным) было проведено освящение собора. В том же году на территории монастыря была построена надвратная церковь в честь великомученицы Варвары, освящённая 7 октября. Над церковью возвышалась одноярусная колокольня, возведённая в 1872 году.
В 1872 году монастырь получил статус первоклассного. Помимо указанных храмов, на территории располагалось ещё 40 отдельных зданий различного назначения, в том числе библиотека-читальня, пекарня, свечной завод. При монастыре было кладбище, где хоронили не только монахинь, но и известных своими заслугами горожан. Монастырь был обнесён каменной оградой с двумя воротами — восточными и западными. За пределами обители находилась монастырская гостиница и огород площадью 2,5 гектара.
После революционных событий 1917 года началось разорение монастыря, который был окончательно ликвидирован в 1919 году: монахини изгнаны, все его ценности реквизированы, а территория монастыря с высокой каменной оградой использовалась для различных нужд. Часть зданий бывшего монастыря была отведена под квартиры, часть зданий занимала вооруженная охрана. В 1924 году в Казанском соборе разместили Рязанский областной архив.
В декабре 2006 года по ходатайству архиепископа Рязанского и Касимовского Павла на заседании Священного Синода Русской Православной Церкви было принято решение об открытии Казанского женского монастыря города Рязани и возрождении в нём монашеской жизни. Казанский собор монастыря был передан Рязанской епархии немного раньше, в декабре 2005 года. Он требовал капитального ремонта, был в полуразрушенном состоянии. Поэтому главной задачей в то время была подготовка храма для совершения в нём богослужений. 4 ноября 2006 года архиепископ Рязанский и Касимовский Павел отслужил первый молебен перед Казанской иконой Божией Матери.
