Основание монастыря связано с деятельностью старца Игнатия (Вершина) и его духовной дочери Евдокии Сергеевны Трофимовой. В 1867 году Пензенская духовная консистория признала общину как богадельню, а в 1868 году ей был присвоен статус Троицкой женской богадельни. В 1870 году был построен первый двухэтажный полукаменный корпус с домовой церковью во имя Живоначальной Троицы. В 1872 году была освящена вторая домовая церковь во имя Казанской иконы Божией Матери.
В 1877 году община была преобразована в сестринскую, а в 1885 году — в общежительный монастырь. В 1887 году началось строительство каменного пятиглавого собора, завершённое в начале XX века. Собор был трёхпрестольным: главный престол во имя Святого Духа, правый — в честь Иверской иконы Божией Матери, левый — в честь святителя Николая Чудотворца. Храм вмещал более 4000 человек.
К началу XX века монастырь включал в себя несколько двухэтажных каменных корпусов, мастерские, трапезную, гостиницу для паломников, хозяйственные постройки и был обнесён каменной оградой. Число насельниц достигало 410 человек. Монахини занимались сельским хозяйством, ремёслами, медицинской и благотворительной деятельностью. Во время Русско-турецкой войны 1877–1878 годов, Русско-японской войны 1904–1905 годов и Первой мировой войны монахини оказывали помощь раненым, работая в госпиталях и лазаретах.
После революции 1917 года монастырь подвергся репрессиям. В 1918 году началась конфискация имущества, земли и зданий. Монастырь пытался реорганизоваться в сельскохозяйственную артель, но в 1924 году был окончательно закрыт. На его территории размещались детский приют, следственная тюрьма НКВД, трудовая колония и другие учреждения. Многие здания были разрушены или перестроены.
В 1993 году началось возрождение монастыря. В 1994 году была совершена первая литургия в восстановленном помещении. В последующие годы были построены храмы в честь Новомучеников и Исповедников Российских и Рождества Христова, восстановлены братские корпуса, возобновлена монастырская ограда. В монастырь были возвращены святыни, включая мощи святых. В 2010 году была перенесена могила старца Игнатия (Вершина) на монастырское кладбище.
