В 1675 году была построена на месте деревянной каменная соборная Успенская церковь, на месте явления Яхромской иконы Божией Матери. На строительство царь Алексей Михайлович пожертвовал 300 рублей денег и 100 пудов железа. В соборе под спудом почивали мощи преподобного Косьмы. Храм был поновлен в 1837 году при игумене Киприане. В 1867 году устроен новый иконостас, храм расписан при игумене Науме. В 1906 году в Успенском соборе было устроено духовое отопление.
В период строительства нового соборного храма Успения, взамен ветхого деревянного, в монастыре исчезла деревянная церковь во имя Великомученицы Параскевы Пятницы, упоминаемая в описях первой половины XVII века. В этой церкви, согласно сведениям из описей 1619 и 1635 годов, почивали под спудом святые мощи основателя обители; в самой же церкви находилась рака чудотворца Космы, накрытая его образом. Можно предположить, что новая церковь была возведена на месте двух выше названных деревянных, то есть Успенской и Параскевы Пятницы.
В связи с прославлением святителя Митрофана Воронежского в лике святых в 1832 году был устроен придел его имени над трапезной храма Нерукотворного Образа. В южной части главного алтаря Успенской церкви возобновили придел во имя основателя монастыря – Преподобного Космы Яхренского. Над корпусом игуменских и братских келий надстроили второй этаж; Никольский надвратный храм был вновь перестроен.
В годы революции и советской власти судьба Косминой обители мало чем отличалась от судьбы сотен других закрытых и обезображенных монастырей и храмов. По воспоминаниям местных жителей, часть послушников покинула монастырь еще в 1918 году, видимо, из-за отсутствия в обители средств к существованию. Закрыт монастырь был в 1923 году. Монастырский комплекс, подобно другим закрытым обителям, активно приспосабливали под нужды новой власти. «Владение» было «национализировано» и передано Владимирскому Губмузею, вывезшему все предметы, представлявшие какую-либо ценность.
После образования в 1935 году Небыловского района в монастыре размещались различные организации. В Успенском соборе был открыт клуб, в последующие годы – столовая и пекарня. По рассказам местных жителей, столовая вечером превращалась в настоящий кабак. Старики вспоминают, как в 1936 году снимали и разбивали колокола: «Разбивали их небыловские мужики колокол большой стопудовый ухал, а люди стояли и плакали». Позже была разрушена и сама колокольня, также были снесены главы, венчавшие храмы обители.
В 1995 году обитель получила статус монастыря, утвержденный постановлением Священного Синода от 27 декабря 1996 года. В ноябре того же года весь монастырский комплекс был возвращен Владимирской епархии. В Успенском соборе под спудом пребывают мощи прп. Космы.
