Обитель была основана в 1864 году по инициативе преподобного Варнавы Гефсиманского, который с благословения митрополита Московского Филарета (Дроздова) прибыл в Выксу и указал место для строительства богадельни. К осени того же года было завершено строительство первого деревянного двухэтажного здания, включавшего трапезную и 12 келий. В 1865 году преподобный Варнава прислал в богадельню Иверскую икону Божией Матери, благословив общину называться Иверской. К 1868 году была построена первая домовая церковь, освящённая в честь Иверской иконы Божией Матери.

18 мая 1874 года по решению Святейшего Синода богадельня была возведена в статус общины. В 1874—1876 годах была построена четырёхъярусная колокольня высотой 57 метров по проекту архитектора И. Ф. Каратаева. В 1877 году архиепископ Нижегородский и Арзамасский Иоанникий (Руднев) освятил храм в честь Иверской иконы Божией Матери. В 1884 году началось строительство больничного корпуса с богадельней и домовой Успенской церковью по проекту архитектора А. П. Белоярцева. 8 июля 1887 года возведённый храм был освящён епископом Нижегородским и Арзамасским Модестом (Стрельбицким).

8 июля 1887 года община была преобразована в общежительный третьеклассный монастырь. К этому времени в монастыре насчитывалось 151 насельница. В 1894 году к колокольне был надстроен пятый ярус, увеличивший её высоту до 68 метров. Всего на ней было установлено 18 колоколов общим весом более 32 тонн. 17 августа 1897 года была заложена Троицкая церковь, строительство которой завершилось в 1902 году. Собор представлял собой четырёхстолпный пятиглавый храм в русско-византийском стиле по проекту архитектора П. А. Виноградова. 16 августа 1909 года архиепископом Нижегородским и Арзамасским Назарием (Киррилловым) и епископом Муромским Евгением (Мерцаловым) был освящён главный престол собора. 18 и 19 августа 1912 года были освящены приделы собора: правый — во имя Вознесения Господня и левый — в честь Всех святых.

К началу XX века архитектурный ансамбль монастыря включал более трёх десятков зданий и сооружений, в том числе храмы, колокольню, келейные корпуса, хозяйственные постройки и ограду с башнями. В период Первой мировой войны на территории монастыря размещался лазарет для раненых, а также эвакуированные из Курляндской губернии ученицы и монахини.

После Октябрьской революции 1917 года монастырь подвергся репрессиям. Весной 1919 года архиепископ Нижегородский Евдоким (Мещерский) возвёл в сан игуменьи монахиню Маргариту (Солдаткину). Однако уже с 1921 года началось изъятие монастырского имущества. 30 мая 1924 года монастырь был официально закрыт. В июне 1927 года были взорваны Троицкий собор и три верхних яруса колокольни, с Успенского храма срезаны купола. В ноябре 1937 года последняя игуменья Маргарита (Солдаткина) была арестована и расстреляна.

26 октября 1991 года была зарегистрирована религиозная община. 25 февраля 1993 года в Иверской церкви была отслужена первая Божественная литургия. 26 октября 1996 года община была преобразована в монастырь. 27 сентября 2000 года в здание бывшей Купеческой гостиницы переехало духовное училище. 27 ноября 2003 года в притворе Троицкого собора был освящён придел в честь преподобного Варнавы Гефсиманского. 8 февраля 2012 года на территорию монастыря был доставлен купол для Успенского храма. 2 апреля 2012 года митрополит Георгий совершил чин освящения крестов и куполов для Успенской церкви и колоколов. 23 октября 2012 года епископ Варнава освятил купол и крест строящейся колокольни. 16 ноября 2014 года прошли торжества, посвящённые 150-летнему юбилею монастыря. 9 февраля 2016 года епископ Варнава освятил Великим чином храм в честь Успения Божией Матери.