Свято-Троицкий мужской монастырь в городе Мичуринске (ранее Козлов) основан в 1627 году по указу царя Михаила Фёдоровича Романова. Основателем обители стал иеромонах Иосиф, бывший священник села Степанищево Козловской округи. Первоначально монахи поселились в дубовой роще на берегу реки Лесной Воронеж, где построили деревянные келии и часовню. В 1636 году по благословению Рязанского архиепископа Антония возведена первая деревянная церковь во имя Пресвятой Троицы с приделом Успения Пресвятой Богородицы.
В 1641 году монастырь получил царские грамоты, закрепляющие права на рыбные ловли и земельные угодья. В 1652 году построена новая деревянная Троицкая церковь с приделом Усекновения главы Иоанна Предтечи. При игумене Кирилле (Батурине) в 1670-1672 годах возведён первый каменный храм — Успенская церковь. В 1683-1687 годах построен каменный Троицкий собор, куда епископ Питирим Тамбовский пожертвовал икону Пресвятой Троицы.
В 1682 году с учреждением Тамбовской епархии монастырь получил статус архимандритии. К 1686 году братия насчитывала 50 человек, с обслуживающим персоналом — до 100. В 1697 году пожар уничтожил большинство деревянных построек, но к 1706 году обитель была восстановлена. В 1750 году завершено строительство каменной ограды вокруг монастыря.
После реформы 1764 года монастырь стал третьеклассным штатным монастырём. В конце XVIII века при архимандрите Варлааме проведены масштабные ремонтные работы: перекрыты железом главы храмов, позолочены купола, обновлены иконостасы. В 1793 году в Успенской церкви освящён придел во имя преподобного Варлаама Хутынского.
В XIX веке монастырский комплекс дополнили каменные постройки: в 1801 году — настоятельский корпус, в 1818-1822 годах — четырёхъярусная колокольня с курантами. В 1866 году над святым источником построена часовня в память о спасении императора Александра II от покушения. В 1868 году монастырь перешёл в ведение викарного епископа Козловского.
В 1918 году монастырь закрыт, в 1920-х годах его территория передана под плодовый питомник имени И.В. Мичурина. Большинство построек разрушено, включая Троицкий собор и колокольню. В сохранившейся Успенской церкви размещались музей и клуб. В 1999 году здания начали возвращать Русской Православной Церкви. В 2007 году Священный Синод принял решение о возрождении монастыря.