30 июня 1850 года Преосвященный Иосиф, епископ Оренбургский и Уфимский, заложил каменный трехпрестольный храм размером 16 на 20 сажен во имя Пресвятой Богородицы, посвященный ее чудотворному Тихвинскому образу. В 1861 году строительство храма завершилось, и 10 октября главный престол был освящен священником Александром Петровичем Островидовым в честь Божией Матери. Островидов также освятил 16 мая 1862 года придел на правой стороне в честь Архистратига Михаила, а 16 мая 1863 года, придел на левой стороне в честь первомученика Архидиакона Стефана, выполненный по обету Евфимии Герасимовны.

Во время Первой мировой войны в монастыре и его самарском подворье размещались лазареты для раненых. В 1922 году уездная комиссия изъяла из монастыря все церковные ценности, хотя там еще проживало 170 сестер.

В январе 1929 года постановлением Бузулукского окрисполкома, утвержденным Средневолжским крайисполкомом 28 января 1930 года, Тихвинский Богородицкий женский монастырь был закрыт. В 1935 году здания монастыря передали энергетическому ведомству: в главном Тихвинском соборе разместили дизельную электростанцию, а в других, склады.

В 1936 году кельи монастыря стали камерами пересылочной тюрьмы, где проводились пытки и расстрелы заключенных, в том числе представителей духовенства и насельников двух бузулукских монастырей. Здесь был заточен и принял мученическую смерть местночтимый схимонах Максим Пилипцов.

Позднее в зданиях монастыря разместилось городское автотранспортное предприятие. Комплекс монастыря сохранился почти полностью, за исключением деревянного храма во имя Святителя Николая и колокольни, разрушенных в советское время.

19 июля 2000 года решением Священного Синода приход Всех Святых в Бузулуке был преобразован в Тихвинский женский монастырь.