Вознесенский женский монастырь основан в 1690 году епископом Тамбовским и Козловским, святителем Питиримом. Монастырь расположился на северной окраине города в устье рек Студенца и Гаврюшки (сейчас — пересечение улиц имени Бориса Васильева и Московской). Первой игуменьей обители стала родная сестра владыки Питирима — Екатерина.

Акты и грамоты об основании обители сгорели во время пожара 1724 года. Возродился монастырь только к 1744 году, тогда же была возведена монастырская стена.

Только по прошествии двух десятилетий после этого события Вознесенский женский монастырь начал возрождаться и развиваться заново. В то же время возвели монастырскую стену вокруг него. Расширение территории и увеличение численности построек шло постепенно. В давние времена обитель пребывала в бедности. Изначально возвели 18 деревянных келий.

Первая каменная церковь обители во имя Вознесения Господня была заложена в 1791 году в южной части монастыря по проекту мастера И. Кругликова и послушника Саровского монастыря Нафанаила.

Помогал в строительстве храма епископ Феофил, который и освятил его семь лет спустя. Вознесенский храм дважды ремонтировали — в 1863 и 1906 годах.  В 1907 году к храму пристроили два боковых придела — во имя святой великомученицы Екатерины и во имя святителя Николая, епископа Мир Ликийского. Художественную роспись, которая была закончена в 1910 году, выполняли московские мастера.

29 мая 1816 года состоялась закладка первого камня второго храма обители, его в основание будущей церкви положил католикос Грузинской церкви Антоний. Через четыре года главный престол нового храма освятили в честь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость», а приделы — в честь пророка Божия и преподобного Алексия, человека Божия.

В первой половине XIX века жизнь монастыря ознаменовалась тем. что в нем поселилась монахиня Миропия (Аденкова), с именем которой связано прославление чудотворной Вышенской (Казанской) иконы Богоматери.

В начале XX века, в 1906 году, началась перестройка и расширение Вознесенского храма.  После отделки и освящения храма в 1907 году около гроба Миропии по словесному благословеиию Преосвященнейшего Иннокентия была построена пещера с каменным сходом, что дало возможность служить панихиды внутри пещеры у самого гроба монахини.

Конец XIX и начало XX века для Вознесенской обители было временем расцвета. В 1889-1890 г.г. к храму в честь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радосте» сделали пристройку, в которой разместились хоры и ризная. В 1868 году при монастыре открылся приют для девочек-сирот — Ольгинская школа.

Позднее, в 1898 году, для него за монастырской стеной возвели двухэтажный кирпичный особняк. В последнее десятилетие XIX века под руководством игуменьи Антонии (Аносовой) завершилось строительство двухэтажного каменного здания для печения просфор, каменного каретного сарая и конюшни, рубленого амбара. По южной линии монастырской ограды построили деревянный дом на каменном фундаменте для причта, каменные ворота с аркой, а рядом — двухэтажный дом для вратарницы и смотрительницы конного двора, трехэтажное общежитие с домовой церковью во имя преподобного Антония Киево-Печерского (1893 год). Иконостас и храмовые иконы были изготовлены в мастерской Малышева в Троице-Сергиевой Лавре.

Кроме того, за чертой обители появились двухэтажный странноприимный дом, баня, прачечная, теплая водоразборная будка. В 1912 году по проекту В. И. Фрейдмана была построена двухэтажная трапезная.

В монастыре работали мастерские — здесь ткали сермяжные ткани и холсты, чернили сукно для мантий и ряс, изготавливали архиерейские митры, вышивали бисером, золотом и серебром. Сестры ухаживали за фруктовым садом и пчельником. Во время храмового праздника у стен монастыря проходила пятидневная Вознесенская ярмарка.

После революции, в декабре 1918 года, началось разрушение монастыря, расхищение его ценностей. В 1925 году Вознесенский храм закрыли, а два года спустя его передали горсовету «для использования в культурно-просветительских целях», с колокольни сняли колокола.

В 1929 году Скорбященский храм передали в ведение окружного архива и взяли «под охрану» государства. Начиная с 30-х годов, Вознесенская церковь в архивных документах уже не упоминалась…

Возрождение монастыря началось с 1988 года, когда его в связи с Тысячелетием Крещения Руси возвратили Русской Православной Церкви. Архиепископ Тамбовский и Мичуринский Евгений в Скорбященский храм назначил иерея Николая Торопцева. С помощью верующих и добровольных помощников началось восстановление храма и монастыря, петербургские мастера сделали двухъярусный иконостас. 6 ноября 1990 года владыка Евгений вновь освятил главный алтарь в честь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радосте», а 29 марта 1992 года — придел во имя преподобного Алексия, человека Божия.

22 декабря 1992 года Священный Синод определил открыть Вознесенский монастырь «для возрождения в нем монашеской жизни».

В 1994 году на храме был восстановлен купол, и 29 сентября на него подняли крест. В 1997 году состоялось освящение нового крестильного храма во имя святого праведного Иоанна Кронштадтского. На территории монастыря построили и открыли воскресную школу, водосвятную часовню. В 1998 году вновь появилась часовня над могилой монахини Миропии, а также привратные постройки — пекарня, монастырская лавка и кафе, началось строительство келейного корпуса.

В храме в честь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость» находятся мощи святой подвижницы Тамбовского края преподобной Марфы Тамбовской (в миру Марфы Петровны Апариной, † 14 сентября 1800 г.), которые были обретены по благословению Святейшего Патриарха Алексия II 23 сентября 2005 г.

Настоятельницей монастыря является игумения Тавифа (Ковылова), назначенная на эту должность Определением Священного Синода в 2006 году.

Вознесенский храм Торжественно заложен 9 августа 2007 года.

10 мая 2009 года митрополит Тамбовский и Рассказовский Феодосий освятил фундамент строящегося храма и заложил капсулу с грамотой в основание собора.

25 мая 2012 года на колокольню водружён купол, её высота достигла 70 м

Сегодня территория монастыря приведена в порядок, дорожки и площадь перед храмом заасфальтированы, за узорными чугунными оградками разбиты цветники. Вознесенский женский монастырь вновь полон жизни и является одной из красивейших обителей Тамбовской епархии.

30 августа 2014 года в рамках Первосвятительского визита Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Кирилла, Его Святейшеством был освящен  Вознесенский собор Вознесенского женского монастыря города Тамбова.