Монастырь ведет свою историю с конца XVIII века, когда начала существовать богадельня при кладбищенской Успенской церкви. В 1809 году служившая в богадельне женская община была преобразована в общежительный женский монастырь.

Начиная с середины XIX века Ново-Тихвинский монастырь считался крупнейшим на Урале, принимал многочисленных паломников, приходивших поклониться Тихвинской иконе Богородицы. Монастырь посещали члены царской фамилии, император Александр I (1824), великий князь Александр Николаевич — будущий император Александр II (1937). В 1907 году в монастыре отслужил литургию св. Иоанн Кронштадтский.

В начале XX века в обители проживало около тысячи насельниц. На территории монастыря было шесть храмов, корпуса келий и мастерских (всего — 18, в том числе золотошвейной, иконописной, шелкошвейной, фотографической, прядильной, финифтяной, белошвейной), больница, детский приют, епархиальное училище, библиотека, хлебопекарня.

В 1920 году обитель была закрыта.

В 1994 году был издан Указ Священного Синода специальным указом возродил Ново-Тихвинский женский монастырь. В обитель был внось доставлен список Тихвинской иконы Божией Матери, который до революции находилась в одном из монастырских храмов.