В 1909 году великая княгиня приобрела усадьбу на Большой Ордынке, где разместилась обитель. На территории находились четыре дома и обширный сад. В одном из зданий разместили столовую, кухню, кладовую и больницу; в другом — дом настоятельницы; в третьем — амбулаторию с аптекой; в четвёртом — квартиры для священника и классы для обучения. Также на территории обители действовала гостиница для паломниц.
Центральным сооружением обители стал собор Покрова Пресвятой Богородицы, строительство которого было поручено архитектору Алексею Щусеву. Храм сочетает в себе элементы древнерусского зодчества и модерна. Внутреннее убранство храма было выполнено художниками Михаилом Нестеровым и Павлом Кориным. В алтарной апсиде Нестеров изобразил «Покров Богородицы» и «Литургию Ангелов». Освящение собора состоялось 8 апреля 1912 года.
Обитель была задумана как место, где сёстры милосердия могли бы сочетать духовную жизнь с активной благотворительной деятельностью. Сёстры приносили обеты целомудрия, нестяжания и послушания, однако, в отличие от монахинь, могли покинуть обитель и создать семью. Они занимались уходом за больными, обучением детей, помощью бедным и обездоленным.
После Октябрьской революции 1917 года обитель продолжала свою деятельность, несмотря на сложные условия. Однако в 1928 году она была закрыта советскими властями. Великая княгиня Елизавета Фёдоровна была арестована и в 1918 году погибла.
В период с 1928 по 1992 годы здания обители использовались для различных светских нужд. В 1992 году обитель была возвращена Русской Православной Церкви и началось её возрождение. Сегодня Марфо-Мариинская обитель — действующий монастырь, сохраняющий особый уклад жизни, восходящий к основательнице обители великой княгине Елизавете Фёдоровне. Обитель оказывает помощь детям с инвалидностью, детям-сиротам, одиноким пожилым людям, многодетным семьям и людям, оказавшимся в трудной жизненной ситуации.
