8 июля 1579 года девятилетняя Матрона нашла икону на месте, которое ей указали во сне. Священник Ермолай, позже ставший патриархом Гермогеном и признанный Церковью священномучеником, впервые записал рассказ об этом событии и первых чудесах от иконы. Обретение иконы спустя всего 27 лет после взятия Казани русскими войсками стало для современников символическим событием. В том же году, по указу Ивана IV Грозного, на месте находки был основан девичий Богородицкий монастырь. По преданию, первой монахиней стала сама Матрона, получившая имя Мавра после пострига.

В 1612 году ополчение Минина и Пожарского взяло Казанскую икону в поход на Москву с благословения казанского митрополита Ефрема. После возвращения икона была вновь помещена в Богородицкий монастырь Казани, который стал известной святыней Среднего Поволжья благодаря притоку паломников.

По реформе Екатерины II монастырь был отнесён ко второму классу, а в 1809 году, к первому. Число монахинь и послушниц увеличилось с более чем 100 в начале XIX века до 500 к моменту революции. После закрытия Казанского Кремля в 1918 году в монастырь перенесли главные уцелевшие святыни Казанской епархии. Хотя монастырь был упразднён, в 1920-х годах здесь действовала православная община. В 1931 году её перевели в Петропавловский собор, после чего большая часть монастыря была разрушена.

С 1942 года на территории бывшего монастыря находилась табачная фабрика, а западная часть была застроена домами. В Крестовоздвиженском храме располагался филологический факультет Казанского педагогического института. В 1994 году верующим вернули Софийскую церковь, а в 2004 и 2005 годах, Крестовоздвиженский храм. 21 июля 2005 года патриарх Алексий II передал Казанской епархии Ватиканский список Казанской иконы Божией Матери, который был помещён в храме и стал местом паломничества.

С 2005 года монастырь возрождается как мужской, хотя ранее был женским. Братия насчитывает несколько человек. Табачная фабрика была выведена с территории монастыря, а во время раскопок были найдены останки монахинь, которые перезахоронили на монастырском некрополе 12 октября 2019 года.

4 ноября 2015 года президент Татарстана Рустам Минниханов подписал указ о создании Болгарской исламской академии и воссоздании Собора Казанской иконы Божией Матери. Указ предусматривал мероприятия по закладке памятных камней в мае и июле 2016 года, а также установление мемориальных знаков в честь лиц, внесших вклад в эти проекты. Участники II Форума православной общественности Татарстана поддержали указ и призвали всех оказать содействие в возрождении святыни.

27 апреля 2016 года начались археологические раскопки на месте бывшего собора. 21 июля 2016 года патриарх Кирилл освятил место закладки восстанавливаемого собора Казанской иконы Божией Матери.