Спасо-Преображенский мужской монастырь в Арзамасе основан около 1555–1556 годов. В 1578 году город Арзамас был отписан царем Иоанном IV в удел его сыну Феодору. К этому времени монастырь имел два деревянных храма, шестнадцать келий и двадцать насельников. Вскоре после основания обитель пострадала от пожара, но к 1626 году была восстановлена: документы фиксируют наличие двадцати пяти келий, тридцати трех монахов, двух храмов и колокольни с девятью колоколами и боевыми часами.
В 1638 году начато строительство первого каменного храма обители — Спасо-Преображенского собора, завершенного к 1643 году. Это четырехстолпный пятикупольный трехапсидный храм с закомарами, характерный для зодчества Среднего Поволжья середины XVII века. В XVII–XVIII веках собор подвергся значительным перестройкам: были растесаны оконные проемы, пристроена трапезная с приделами Успения Богородицы и Марии Магдалины, изменена конструкция кровли.
Вторым каменным храмом монастыря стала церковь Рождества Пресвятой Богородицы с приделом Сретения Господня. В 1684–1685 годах над Святыми вратами возведена церковь во имя великомученика Георгия Победоносца. Четвертый храм — Успенский — располагался под колокольней, которая имела десять колоколов (наибольший весом 1580 кг) и была разобрана в XX веке.
В 1739 году произошло событие, зафиксированное в монастырских хрониках: во время грозы удар молнии повредил свод собора, но братия, читавшая акафист перед Казанской иконой Божией Матери, осталась невредима. Эта икона стала особо почитаемой святыней обители.
В 1815 году при монастыре основано Арзамасское духовное училище, для которого выстроен отдельный каменный корпус. К началу XX века монастырь имел статус общежительного III класса, владел значительными земельными угодьями и содержал приют.
Монастырь был закрыт в 1920-х годах. Его здания использовались под швейную фабрику, затем — под архив. В 2005 году Священный Синод принял решение о возрождении обители. Начались восстановительные работы в Благовещенской церкви (бывшей приходской), а после переезда архива в 2015 году — в Спасо-Преображенском соборе. К 2024 году завершено восстановление храма великомученика Георгия Победоносца.