Первоначально в 1867 году епископ Самарский и Ставропольский Герасим, посетив Бугульму, освятил деревянный домовой храм. К 1877 году здесь сформировалась женская община, не имевшая своего статуса. На следующий год епископ Герасим донес Святейшему Синоду о том, что крестьянка села Михайловки Иустина Матюшкина просила разрешения учредить в Бугульме женскую общину с училищем при ней для девиц. Она предоставила во владение общины и для содержания её свой дом с надворными постройками м и дворовым место, а также 300 десятин земли. Кроме того, елабужский купец 1-й гильдии Иван Григорьевич Стахеев пожертвовал на устройство общины капитал в 31 тыс. рублей, а городская дума уступила под постройку обители 3600 кв. сажень выгонной земли.
Рассмотрев изложенное, Святейший Синод не встретил препятствий к учреждению общины, но с одним условием, чтобы община никогда не производила денежных сборов для укрепления своих денежных средств и не просила каких-либо пособий от казны или Святейшего Синода. Синодальному обер-прокурору было поручено испросить соизволение Его Императорского Величества на учреждение женской общины, что и было сделано. Государь император Александр II 3 февраля 1879 года учредил в Бугульме женскую общину с училищем для детей.
В степень общежительного монастыря община была возведена 10 мая 1889 года. Первой строительницей монастыря стала игуменья Устиния.
Монахини имели скотный двор, конюшни, гумно и амбары. Возле монастыря разбили первый в городе плодовый сад. В 15 верстах от Бугульмы, у села Спасское на реке Шалтанке обитель владела 520 десятинами пахотной земли, с которой собирали богатый урожай зерновых. При монастыре действовала женская церковно-приходская одноклассная школа, где дети обучались бесплатно. Преподаватели жалованье не получали. Заведовала школой игуменья Евфалия, обучали девочек священник монастыря Сердобов и учительница рукоделия. Согласно Положения обучение проходило на средства местных обществ и пожертвований частных лиц.
За короткий период монастырь отличился своей подвижнической деятельностью, о чем свидетельствует тот факт, что по случаю коронации Их Императорского Величества Николая II в 1894 году определением Святейшего Синода были награждены наперсным крестом настоятельница обители игуменья Евфалия и священник Микулинской церкви Афанасий Богородицкий.
По названию монастыря названа и главная улица города, и по сей день часть этой улицы носит название Казанской.
В настоящее время сохранившиеся монастырские строения находятся в ведении Бугульминского следственного изолятора № 3. Впервые верующие попали в Казанско-Богородицкий храм лишь 28 августа 2012 года. Молебное пение в сослужении духовенства епархии возглавил епископ Альметьевский и Бугульминский Мефодий.
Альметьевской епархии было передано здание бывшего монастырского училища. Остальные здания бывшего монастыря находятся в ведении следственного изолятора. В переданном здании ведётся ремонт, планируется разместить в нём домовую церковь и административные помещения. В дальнейшем планируется передать весь комплекс зданий бывшего монастыря Альметьевской епархии, после окончания строительства новых зданий для СИЗО.
21 сентября 2014 года в храме Казанской иконы Божией Матери впервые за последние 70 лет прошла божественная литургия, которую возглавил управляющий Альметьевской епархией епископ Мефодий.
