Петропавловский монастырь в Мценске был основан на месте бывшего Малого острога Мценской крепости. Считается, что он является одним из самых древних монастырей Орловщины и, по преданию, был основан в XII веке. Однако более вероятно, что его основание относится к началу XVI века, когда Мценск вошел в состав Московского государства в 1500 году. Изначально монастырь назывался Петровским.

В 1694 году Петровский монастырь был перенесен на новое место ниже по течению реки Зуша и стал называться Петропавловским. Строительство монастыря на новом месте, на землях, подаренных дворянами Протасовыми (нынешний район железнодорожного вокзала), началось в 1695 году. Игумен Герман заложил кирпичный Покровский собор с приделом святых апостолов Петра и Павла, строительство которого продолжалось в начале XVIII века. Благодаря усилиям вкладчиков и монахов, к середине XVIII века монастырь был полностью отстроен и благоустроен. Согласно описи 1764 года, на его территории находились две церкви: соборная Покровская и деревянная Сретения Господня, а также настоятельские и братские кельи, хлебня, склад и погреб. Монастырь был окружен кирпичной оградой длиной около 350 метров с башнями и воротами, построенной стараниями игуменьи Анфисы и игумена Феодула. Вне ограды располагались сад, огороды и хозяйственный двор. Монастырю принадлежала деревня Игумнова Слободка с 74 крестьянами.

При монастыре работали две школы, где обучалось 151 мальчик. Это было одно из первых учебных заведений в Орловской области. Хотя официально богадельни не было, монастырь содержал двух увечных солдат, участников войн с Турцией и Пруссией. В 1764 году земельные владения монастыря были конфискованы, и он был выведен за штат. В 1819 году, после перевода архиерейской кафедры из Севска в Орел, монастырь был причислен к штатным, а его настоятелям присвоен сан архимандритов.

В конце XVIII и первой половине XIX века в монастыре велось активное строительство, изменившее его облик. Были построены кирпичная Знаменская церковь (1813-1821), огромная колокольня (1807), обновлены или перестроены почти все здания монастыря, а также переложена ограда. Покровский собор был расписан, иконостасы обновлены, а на месте старой колокольни в 1809 году была устроена паперть с ризницей и библиотекой. Рядом с собором образовалось кладбище, где хоронили вкладчиков монастыря и уважаемых граждан. Здесь были захоронены Протасовы, Хованские, Меншиковы, Юсуповы и другие, а также многие монахи и игумены. В 1891 году здесь похоронили генерала Н. А. Белого. В 1839 и 1846 годах в монастыре жил иеромонах Мельхиседек, чья подвижническая деятельность стала основанием для предложения о его канонизации в 1918 году, но оно не было реализовано из-за тяжелых времен для Русской православной церкви.

Главными святынями монастыря считались четыре чудотворные иконы: Христа Спасителя, Толгской Божией Матери, Знамения Курской Божией Матери и Тихвинской Божией Матери. В библиотеке монастыря хранились рукописное Евангелие XV века, Трефологий 1638 года и Евангелие 1694 года.

Монастырь был закрыт в 1923 году. В 1930-е годы он использовался как тюрьма для раскулаченных крестьян и до наших дней дошел в сильно разрушенном состоянии. Сохранились Знаменская церковь (без завершений), келейный корпус и остатки ограды. От древнего Покровского собора уцелели лишь алтарные апсиды.