Основание обители датируется 1690 годом и связано с именем епископа Тамбовского и Козловского Питирима.Монастырь был основан на северной окраине города, в устье рек Студенца и Гаврюшки.Первой игуменьей стала сестра епископа Питирима — Екатерина.
В 1724 году монастырь пострадал от пожара, в результате которого были утрачены акты и грамоты об основании. Восстановление обители началось в 1744 году, когда была построена монастырская стена. В ходе секуляризационной реформы 1764 года монастырь был отнесён к штатным третьеклассным, что позволило ему сохранить деятельность. В этот период в монастырь были переведены монахини упразднённого Козловского Ильинского женского монастыря.
В 1791–1798 годах в монастыре была построена каменная церковь Вознесения Господня с приделами святителя Николая Чудотворца и великомученицы Екатерины. Архитектурный проект был разработан архитектором Иваном Кругликовым. В 1816–1820 годах была возведена церковь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость». В 1891 году вдоль улицы Московской был построен корпус для престарелых монахинь с домовой церковью во имя преподобного Антония Печерского.
Конец XIX — начало XX века стали периодом расцвета монастыря. Были построены двухэтажный каменный корпус, странноприимный дом, баня, прачечная и другие хозяйственные постройки. В 1912 году по проекту архитектора В. И. Фрейдмана была возведена двухэтажная трапезная. Монастырь занимался производством церковных облачений, иконописью, пчеловодством и садоводством. На храмовый праздник под стенами монастыря проходила пятидневная Вознесенская ярмарка.
После революции 1917 года начался период упадка. В декабре 1918 года началось разрушение монастыря. В 1925 году Вознесенский храм был закрыт, ценности расхищались, а в 1927 году храм передали горсовету для использования в культурно-просветительных целях. С колокольни были сняты колокола. В 1929 году церковь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость» была передана в ведение архива и взята под охрану государства. С начала 1930-х годов Вознесенская церковь в архивных документах уже не упоминалась.
В 1988 году, в связи с тысячелетием Крещения Руси, монастырь был возвращён Русской Православной Церкви. Началось восстановление церкви и монастыря. 6 ноября 1990 года был вновь освящён главный алтарь в честь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость», а 29 марта 1992 года — придел во имя преподобного Алексия, человека Божия. В 1994 году восстановили купол, и 29 сентября на нём был поднят крест.
В 1997–1998 годах был построен крестильный храм во имя праведного Иоанна Кронштадтского. На территории монастыря также были возведены воскресная школа, водосвятная часовня, часовня над могилой монахини Миропии и привратные постройки. В 2007 году началось строительство нового Вознесенского собора. 10 мая 2009 года был освящён фундамент строящегося храма и заложена капсула с грамотой в основание собора. 25 мая 2012 года на колокольню был водружён купол, её высота достигла 70 метров.
