В 1867 году епископ Самарский и Ставропольский Герасим посетил Бугульму и освятил там деревянный домовой храм. К 1877 году в этом месте образовалась женская община, которая еще не имела официального статуса. На следующий год епископ Герасим сообщил Святейшему Синоду о просьбе крестьянки из села Михайловка, Иустины Матюшкиной, создать в Бугульме женскую общину с училищем для девочек. Она предоставила для общины свой дом с постройками и 300 десятин земли. Елабужский купец Иван Григорьевич Стахеев пожертвовал 31 тысячу рублей, а городская дума выделила 3600 квадратных саженей земли для строительства обители.

Святейший Синод не нашел препятствий для создания общины, но поставил условие, чтобы она не собирала деньги для укрепления своих средств и не просила помощи от казны или Синода. Обер-прокурору поручили получить разрешение от императора, что и было сделано. Император Александр II 3 февраля 1879 года утвердил создание женской общины с училищем.

10 мая 1889 года община была преобразована в общежительный монастырь, а его первой строительницей стала игуменья Устиния. Монахини имели хозяйственные постройки и разбили первый в городе плодовый сад. У села Спасское монастырь владел 520 десятинами земли, где выращивали зерновые. При монастыре работала бесплатная школа, где преподавали священник Сердобов и учительница рукоделия. Школой заведовала игуменья Евфалия, а обучение финансировалось за счет местных обществ и пожертвований.

Монастырь быстро прославился своей деятельностью. В 1894 году, к коронации Николая II, настоятельница Евфалия и священник Афанасий Богородицкий были награждены наперсными крестами. Главная улица города названа в честь монастыря, и часть её до сих пор носит название Казанской.

Сейчас сохранившиеся здания монастыря находятся под управлением Бугульминского следственного изолятора № 3. Верующие впервые посетили Казанско-Богородицкий храм 28 августа 2012 года, где молебен возглавил епископ Альметьевский и Бугульминский Мефодий. Альметьевской епархии передали здание бывшего училища, где планируется разместить домовую церковь и административные помещения. В дальнейшем планируется передать весь комплекс зданий епархии после завершения строительства новых зданий для СИЗО.

21 сентября 2014 года в храме Казанской иконы Божией Матери впервые за 70 лет прошла божественная литургия, которую возглавил епископ Мефодий.