Рязанский Кремль был основан в XVI веке на холме у слияния рек Лыбедь и Трубеж. По местному преданию, здесь была явлена чудотворная икона Казанской Божией Матери. В 1786 году монастырь был перенесен к Вознесенской церкви в Рязани на въезде с Владимирского тракта, на современной Затинной улице, где находится и сейчас. В 1861 году, при игуменье Екатерине, в монастыре была создана община и больница для заботы о пожилых и немощных сестрах. С 1863 года настоятельницей стала Евгения, благодаря которой монастырь обновился. В 1868 году, на средства банкира Сергея Афанасьевича Живаго, при монастыре было открыто четырехклассное училище для девочек. На месте старой Вознесенской церкви, на средства московского купца Никанора Петровича Суворова и других благотворителей, был построен новый собор в честь Казанской иконы Божией Матери с приделами священномученика Харалампия и Сергия Радонежского. 16 августа 1870 года архиепископ Алексий Ржаницын освятил собор. В том же году была построена надвратная церковь в честь великомученицы Варвары с колокольней. В 1872 году монастырь получил статус первоклассного. На его территории находилось 40 зданий, включая библиотеку, пекарню и свечной завод. При монастыре было кладбище, где хоронили монахинь и известных горожан. Обитель была окружена каменной оградой с двумя воротами. Вне монастыря располагались гостиница и огород площадью 2,5 гектара. К 1917 году в монастыре проживало около 400 насельниц.

После революции 1917 года монастырь начали разорять, и в 1919 году он был окончательно закрыт, монахини изгнаны, а ценности реквизированы. Территория с каменной оградой использовалась большевиками для создания концентрационного лагеря. Часть зданий заняли комендант лагеря и охрана. 20 февраля 1923 года лагерь был расформирован, и в Казанском храме устроили красноармейский клуб, замалевали росписи. Позже здесь была колония для беспризорников и швейное производство. Большую часть стен и башен разобрали, сохранились только башня и часть стены на углу Затинной и Вознесенской улиц. Некоторые помещения стали жилыми квартирами, часть из них была перестроена и приватизирована, другие заброшены. Монастырский некрополь, где были похоронены известные рязанцы, почти полностью разрушен. В 1924 году в Казанском Соборе разместили архив.

16 декабря 2005 года здание Казанского собора было передано Рязанской Епархии. 4 ноября 2006 года в соборе прошел первый молебен перед иконой Казанской Божией Матери. В октябре 2007 года при монастыре открылось Рязанское епархиальное женское духовное училище, преобразованное из Школы регентов-псаломщиков. 23 июня 2008 года настоятельницей монастыря стала монахиня Анна Сычугова. На месте бывшего некрополя собраны уцелевшие надгробия, в 2010 году установлен поклонный крест. В 2019 году на некрополь вернули памятник Михаилу Михайловичу Гайдукову и несколько неизвестных надгробий.