Монастырь был основан в 1613 году иноком Евфимием, который переселился из Великого Устюга и привёз с собой икону Божьей Матери. Эта икона, впоследствии названная Седмиезерной, стала известна в 1654 году, когда, как верят, спасла от моровой язвы. В память об этих событиях 25 июня был установлен ежегодный крестный ход из Седмиозерной пустыни в Казань.

Благодаря почитанию иконы монастырь начал получать щедрые пожертвования. На эти средства в 1668 году был построен каменный Смоленский собор, главный храм монастыря, где и хранилась икона. Сейчас от него остались только руины цокольного этажа. Ещё раньше, в 1640 году, был возведён первый каменный храм, Вознесенский.

В XIX веке к этим постройкам добавились ещё три храма и многоярусная надвратная колокольня. Шестая церковь, посвящённая иконе Божьей Матери «Всех Скорбящих Радость», была построена над святым источником в километре от пустыни.

Монастырь был одним из богатейших в Казанской епархии. В XVIII веке ему принадлежало более 500 крестьянских душ. После реформы 1764 года, когда монастыри лишились земель с крестьянами, Седмиозёрная пустынь была отнесена к III классу. К началу XX века здесь работала церковно-приходская школа, две деревянные гостиницы и странноприимный дом.

С 1884 года монастырь находился под управлением казанского архиепископа.

Братия монастыря в XVIII и XIX веках насчитывала несколько десятков человек, иногда доходя до 100. Ежегодно проводились три крестных хода: 25 июня в Казань с Седмиозерной иконой Божьей Матери, 27 июня возвращение с иконой из Казани и 16 июля на источник к Скорбищенской церкви монастыря.

С 1883 года до мая 1908 года в монастыре жил старец Гавриил Зырянов, который был прославлен как местночтимый святой в 1996 году.

Последний настоятель монастыря перед его закрытием, архимандрит Александр, также был канонизирован как преподобный Александр Седмиезерный Санаксарский.

В 1928 году монастырь был закрыт и разрушен, почти все его здания, включая главный собор и колокольню, были уничтожены. Уцелевшие постройки использовались для нужд местного совхоза.

В 1996 году территория монастыря была возвращена Русской православной церкви. Сейчас братия пустыни немногочисленна.

Из всех храмов монастыря уцелела и была восстановлена лишь небольшая церковь святых Евфимия Великого и Тихона Задонского. В ней находятся мощи Гавриила Седмиозёрного, а также почитаемый список Седмиозёрной иконы Божьей Матери. Оригинальная икона ныне хранится в Петропавловском соборе Казани.