Свято-Троицкий Каменнобродский мужской монастырь основан в 1860 году как женская община по инициативе помещика Петра Ивановича Персидского, выделившего 455 десятин земли со старым дубовым лесом. Официальное оформление земельного участка «удобной и неудобной земли в количестве 485 десятин 1995 саженей» завершено в 1874 году его супругой Серафимой Петровной Персидской. Первоначально община создавалась в память посещения Царицына наследником цесаревичем Николаем Александровичем в 1863 году.
В 1865 году на средства Серафимы Персидской построена домовая церковь в честь иконы Божией Матери «Всех Скорбящих Радость», освященная 5 октября того же года. Каменный двухэтажный келейный корпус возведен в 1867-1868 годах. 8 декабря 1873 года император Александр II утвердил определение Святейшего Синода об учреждении женской общины, а 16 января 1874 года Синод уведомил Правительствующий Сенат о её официальном статусе.
В 1903 году указом Святейшего Синода община преобразована в Белогорский Каменнобродский Свято-Троицкий монастырь. К 1911 году в обители проживали 41 монахиня и 169 послушниц. Монастырь закрыт в 1928 году, Троицкий собор разрушен в 1934 году, на территории размещены конюшни и поселок Госконюшня.
Возрождение монастыря как мужской обители началось в 1991 году после передачи сохранившихся построек Урюпинской епархии. Сохранились фундамент Троицкого собора, здание Скорбященской церкви и два надгробия – основательницы Серафимы Персидской и игумении Афанасии (Филипповой). На территории находятся природные объекты: дубовая роща с деревьями возрастом 300-400 лет и пять святых источников с различным химическим составом воды.
При монастыре имеются меловые пещеры искусственного происхождения, датируемые XII-XIII веками, с сохранившимися кельями, подземной часовней и галереями протяженностью около 200 метров. Археологические исследования пещерного комплекса проводятся с 1984 года. С 2002 года территория монастыря площадью 866,6 га имеет статус памятника природы регионального значения.