Козловский Свято-Троицкий мужской монастырь основан в 1627 году старцем Иосифом, бывшим священником села Степанищево Козловской округи. Первоначально монах Иосиф поселился в скиту на берегу реки Лесной Воронеж в трех верстах от места будущего основания города Козлова (ныне Мичуринск). К нему присоединились сподвижники - старцы Пафнутий, Агафоник и Нифонт. Первые постройки обители были деревянными: келии и часовня для молитв. В 1635-1636 годах по благословению Рязанского архиепископа Антония была возведена деревянная церковь Пресвятой Богородицы с приделом Успения Пресвятой Богородицы.
В 1641 году царь Михаил Федорович пожаловал монастырю земельные угодья и рыбные ловли на реке Лесной Воронеж. Его сын, царь Алексей Михайлович, в 1667 году передал обители святыни, привезенные с Афона, включая частицы мощей апостолов и святых. В 1672 году при игумене Кирилле (Батурине) была построена каменная Успенская церковь, а в 1683 году - каменная Троицкая церковь, куда Тамбовский епископ Питирим пожертвовал икону Пресвятой Богородицы, ставшую одной из главных монастырских святынь.
В 1682 году, с учреждением Тамбовской епархии, статус монастыря повысился - им стали управлять настоятели в сане архимандрита. В 1750 году вокруг монастырских построек возвели каменную ограду. В 1793-1794 годах проведены значительные ремонтные работы: перекрыты железом крыши, позолочены главы церквей. В Успенской церкви устроен новый придел во имя преподобного Варлаама Хутынского.
В 1886 году настоятелем монастыря стал Владимир (Богоявленский), будущий митрополит Киевский и Галицкий. В 1918 году монастырь был закрыт советской властью, а в середине 1920-х годов его здания переданы под сельскохозяйственный питомник. Многие постройки пришли в упадок или были разрушены, включая колокольню 1822 года постройки. В здании Успенской церкви разместился музей Центральной генетической лаборатории, а позднее - клуб.
В 1999 году здание Успенской церкви было передано Тамбовской епархии Русской Православной Церкви. В декабре 2007 года Священный Синод принял решение о возрождении монастыря. К настоящему времени обитель полностью восстановлена в своем историческом виде.