Согласно «Сказанию о явлении Казанской иконы Богородицы в Тетюшах и о построении Казанского девичьего монастыря в Ярославле», основан в 1610 году. Начало монастырю было положено сооружением деревянной церкви Казанской Божией Матери вблизи городского Земляного вала «в меньшем остроге». Первыми его насельницами стали 72 монахини разрушенного польскими интервентами в 1609 году женского монастыря Рождества Богородицы, находившегося в Ярославле у стен Спасо-Преображенского монастыря. Каменное здание Казанского собора было построено в 1649 году. В 1672 году был освещен придел святой Параскевы Сербской в алтаре, а в 1673 году был освещен сам собор. В 1680 году интерьер храма был украшен стенной росписью. В 1684 году собор получил каменную трапезную с шатровой колокольней над входом. В трапезной был устроен теплый придел святых Климента Папы Римского и Петра Александрийского. В 1797 году при соборе была освящена теплая церковь во имя Нерукотворного образа Спаса. Будучи в основном деревянным, монастырь сильно пострадал во время большого городского пожара 11 июня 1658 года. В 1766 году монастырь был обнесен каменной стеной с надвратной церковью Иоанна Предтечи. В 1808 – 1817 годах были выстроены несколько каменных келейных корпусов вместо деревянных, и настоятальские покои. В 1818 году была сооружена новая монастырская стена с 4 башнями по углам и тремя воротами.

В 1820 – 1828 годах был построен теплый одноглавый храм Покрова Богородицы с приделами Иоанна Предтечи и Николая Чудотворца и четырехъярусной колокольней над восточными воротами. В третьем ярусе колокольни было размещено 10 колоколов. Стенная живопись в Покровском храме была выполнена художником Т. Медведевым.

В 1835 – 1838 годах был перестроен, а в 1845 году освящен соборный храм во имя иконы Казанской Божией Матери. За ходом работ было поручено наблюдать губернскому архитектору П.Я. Панькову. При постройке нового здания собора был использован кирпич от разборки теплой церкви упраздненного в 1828 году Борисоглебского прихода. Массивное здание собора решено в позднеклассических формах. Колонны и полуколонны украшают не только входы в храм и простенки между окнами, но и главы, имеющие форму восьмиугольных башен. Собор был расписан в 1840 году артелью Т. Медведева и имел трехъярусный резной иконостас с колоннами.

В 1878 – 1881 годах при покоях игуменьи была сооружена одноглавая домовая церковь во имя Сретения Господня.

Казанскому монастырю принадлежала часовня на бывшей Семеновской (ныне Красная) площади в Ярославле. Другая часовня была устроена в северо-восточной башне монастырской стены. Еще одна часовня находилась с 1869 году в Рыбинске на принадлежащей монастырю земле.

В XVII веке содержание монастыря осуществлялось за счет доходов от сбора таможенных пошлин в Ярославле (грамота царя Алексея Михайловича 1659 г., грамоты Иоанна и Петра Алексеевичей 1685 г. и 1687 г.). В 1764 году монастырь был причислен к третьему штатному классу. На его содержание из казны выделялось 240 руб. 48 коп. в год.

Монастырь занимал квартал, образованный улицами Казанская (ныне Первомайская), Варваринская (ныне Трефолева) и Театральной площадью (ныне Волкова). В начале XX века в 8 каменных и 1 деревянном корпусах проживало более 300 насельниц. Казенным содержанием были обеспечены 40 иноческих вакансий, а также игуменья и 2 диаконов. На содержание монастыря и жалование настоятельнице с сестрами и священнослужителями ярославское казначейство выплачивало 337 руб. 42 коп. в год. В монастыре действовали иконописная, а также золотошвейная мастерская, работы которой были отмечены дипломом Высшей награды Министерства Финансов за участие в Парижской выставке 1900 года. При монастыре была организована церковно-приходская школа, где в 1910 году обучались 63 ученицы.

Казанскому монастырю принадлежали приобретенные и пожертвованные земли и дома в Ярославле и Ярославском уезде, мукомольная мельница на реке Лахость, сдававшаяся в аренду, а также дом в Рыбинске. На монастырской земле за Волгой в 1891 – 1894 годах была выстроена церковь Тихвинской Богоматери, при которой находилось кладбище. При церкви была устроена богадельня.

В 1918 году монастырь фактически прекратил свое существование, и оставшиеся монастырские постройки стали использоваться под совсем иные функции.

В 1998 году Казанский монастырь открыли вновь.

Монастырю сразу передали список с Ярославской Казанской иконы Божией Матери; он был выполнен монахинями монастыря ещё до его упразднения и закрытия.

В 2001 году в Казанском соборе начинаются богослужения.

В 2002 году возродили старинный крестный ход с Казанской иконой Богородицы до города Тутаева.

 

С 2000 года в монастыре находятся мощи святителя Агафангела (Преображенского), Митрополита Ярославского и Ростовского, причисленного к лику святых, новомучеников и исповедников Российских.