Монастырь был основан в 1644 году иноком Далматом (в миру Дмитрий Иванович Мокринский), который после пострига в Невьянском Спасо-Богоявленском монастыре удалился в пустынное место на берегу реки Исети. Здесь он обустроил пещеру и начал монашескую жизнь. В 1651 году пустынь была сожжена войском сибирского царевича Девлет-Гирея, однако вскоре восстановлена. Царской грамотой от 17 мая 1659 года пустынь была утверждена в качестве монастыря. Первым игуменом стал сын преподобного Далмата Исаак.
В 1735 году в монастыре была учреждена славяно-российская школа, а в 1761 году открыта семинария. К 1763 году была завершена каменная ограда монастыря, имеющая форму неправильного шестиугольника и занимающая площадь около 4,5 гектара. В 1774 году монастырь выдержал осаду отряда пугачевцев численностью до 2000 человек.
После Октябрьской революции монастырь был закрыт. В 1922 году в его зданиях открылся краеведческий музей, а в 1928 году церковь Всех Скорбящих Радость была закрыта и её здание передано под Народный дом. В 1930 году музей был закрыт, с церкви снесли купола. В годы Великой Отечественной войны в бывшем монастыре размещался госпиталь. В 1945 году здания монастыря были переданы заводу «Молмашстрой».
В 1989 году началась реставрация храма Всех Скорбящих Радость, и в том же году он был заново освящён. С 1989 года завод начал освобождать помещения бывшего монастыря и передавать их Русской Православной Церкви. Полностью монастырь был передан церкви в 1994 году. 6 мая 1992 года решением Священного синода РПЦ монастырь был вновь открыт.
Архитектурный ансамбль монастыря включает Успенский собор, церковь Всех Скорбящих Радость, крепостные стены и монастырские кельи. Многие детали убранства зданий утрачены, происходит разрушение фундаментов из-за выветривания и разрушения кирпичной кладки. Ведутся восстановительные и реставрационные работы.
В середине XVII века на месте землянки Далмата пробился чудотворный источник, который был популярен у паломников. В годы советской власти святой родник засыпали, но в 1992 году, когда монастырь начал возрождаться, источник вновь пробился. Над ним возведена деревянная часовня с купелью.
