В северо-восточной части старого города при устье речек Студенца и не существующей ныне Гаврюшки располагался Вознесенский женский монастырь. В 1676 году при Христорождественской церкви в Полковой слободе было отведено усадебное место для просфорни схимонахини Мариамны. Официально же считается, что обитель создана в 1690 году на собственные келейные деньги епископа Питирима.
Монастырь жил своим трудом и скудными церковными доходами, которых было недостаточно, чтобы построить собственную церковь. Поэтому службы проходили в верхнем Вознесенском храме приходской церкви Полковой слободы, располагавшейся у крутого берега Студенца.
Пожар 1724 года превратил Вознесенский монастырь в чёрное пепелище; в огне сгорела одна из монахинь, погибли все ценности монастыря и его архивы. Двадцать лет потребовалось, чтобы построить церковь. Размеры её были небольшими: 10 сажен в длину и 4 - в ширину. Вокруг церкви и келий была возведена деревянная стена с тремя воротами. Над главным входом возвышалась восьмистенная шатровая колокольня с зелёной чешуйчатой главой.
При составлении нового плана застройки Тамбова в конце XVIII века Вознесенскому монастырю было назначено место за протоком реки Чумарсы возле загородного архиерейского дома. Однако игуменья убедила наместника Г. Р. Державина в необходимости оставить монастырь на прежнем месте. В план были включены все усадьбы, располагавшиеся за речкой Гаврюшкой. По новым чертежам построена ограда из соснового леса, два каменных флигеля под богадельни и перестроены кельи.
На деньги местных благотворителей и жертвователей из других городов России была выстроена церковь, один придел которой был освящён во имя Владимирской иконы Богоматери, другой - во имя Св. великомученицы Екатерины; главный храм - во имя Вознесения Господня. Строительство велось по проекту архитектора И. Р. Кругликова в 1794 – 1798 годах, под непосредственным контролем епископа Феофила и его помощника Нафанаила.
К 1816 году в Вознесенском монастыре нашли пристанище 150 монахинь и послушниц. В это время началось строительство нового храма в честь иконы Божьей Матери «Всех Скорбящих Радость», к которой с благоговением относился весь Тамбов. Храм был освящён во имя Скорбящей Богоматери, приделы - в честь пророка Божия Илии и во имя Алексия, человека Божия. Купол над храмом был деревянным, обитым листовым железом.
В середине XIX столетия игуменья Евгения развернула в монастыре широкое строительство. Появилась общественная просфорня, приносившая монастырю чистый годовой доход в 1000 рублей. Деньги использовались на содержание приюта для девочек.
Была отремонтирована Скорбященская церковь. По заказу монастыря, мещанин Михаил Скворцов изготовил по имеющимся рисункам иконостас, киоты и позолотил их червоным золотом. Он же заново оштукатурил стены алебастром и восстановил росписи храма, а также орнаменты в арках.
К шестидесятым годам XIX столетия Вознесенская церковь значительно обветшала. Средства для её капитального ремонта собирал народ по подписным книгам по всей России в течение 1863 года.
Новые крупные ремонтные и строительные работы в Вознесенском монастыре были проведены в период служения игуменьи Антонии (Анны Михайловны Аносовой), деятельность которой заслуживает особого внимания, так как была связана с широкой благотворительностью и милосердием. В обители Антония появилась в 1855 году, когда в ней уже находились две представительницы семьи Аносовых - её тетка и родная сестра. В 1885 году Антония стала игуменьей Вознесенского монастыря.
Конец XIX и начало XX века для Вознесенской обители было временем расцвета. В эти годы были построены новые здания в черте монастыря и за его пределами; двухэтажный каменный корпус, в котором первый этаж был выделен для мужской прислуги; двухэтажный странноприимный дом, баня-прачечная и тёплая водоразборная будка, из которой вода отпускалась на весь монастырь.
В 1906 году монастырь приступил к реконструкции Вознесенской церкви. В фундаменте нового придела была заложена металлическая доска с надписью: «Во имя Отца и Сына и Св. Духа. Основася сия церковь на мощах Св. преподобного и богоносного отца нашего Серафима, Саровского Чудотворца, в честь и память Вознесения Господня, при державе Благочестивейшего Самодержавнейшего Великого государя императора Николая II Александровича при святительстве же Преосвященнейшего Иннокентия, Епископа Тамбовского и Шацкого при настоятельнице монастыря игумении Антонии, при инженере архитекторе А. Ф. Миролюбове и строителе Я. М. Крашенинникове 1906 года апреля 25 дня».
Боковые приделы во имя Св. Екатерины и Николая Мирликийского были вынесены в один ряд с главным алтарём. Иконостасы выполнены по новым рисункам в мастерской московского художника И. Е. Лебедева. Источником средств (около 40 тысяч рублей) были пожертвования верующих и доходы от оброчных статей.
На постройку главного храма настоятельница монастыря Антония потратила много душевных сил и собственных средств. Это было по достоинству оценено Святым Синодом: она была награждена золотой медалью с бриллиантовыми украшениями для ношения на шее на Андреевской ленте. Задолго до смерти Антония избрала место для своего захоронения - у южной стороны алтаря Вознесенского храма: склеп был выложен кирпичом, над ним установлен памятник, окруженный решёткой; гроб привезён из Палестины.
Застройка монастырской территории практически закончилась возведением двухэтажного здания трапезной по проекту В. И. Фреймана. Здание трапезной частично сохранилось, утратив декоративное оформление.
В Вознесенском монастыре ткали сермяжные ткани и чернили сукна для мантий и ряс; пряли холсты, вышивали серебром и золотом иконы, эполеты, воротники; плели искусные кружева; вышивали бисером кошельки; стегали свадебные одеяла; обрабатывали огород, ухаживали за фруктовым садом и пчельником. Плоды монашеского труда находили широкий спрос на пятидневной Вознесенской ярмарке, которая ежегодно приурочивалась к храмовому празднику.
Монастырь заботливо оберегал свою историю. Во второй половине XIX века на монастырском кладбище были сооружены две оригинальные часовни. Одна была построена в память о первой игуменье Екатерине, сестре Тамбовского епископа Питирима. Другая - установлена по заказу Вышинской пустыни на могиле монахини Миропии (в миру Аденковой), в благодарность за подаренную ею чудотворную икону Казанской Богоматери. При последней перестройке Вознесенской церкви склеп с захоронением Миропии оказался под зданием церкви. В 1907 году склеп был соединён с церковью каменным сходом; в склепе находился гроб в чехле из листового железа с медным распятием на крышке. В преданиях упоминалось, что московская монахиня, спасавшаяся от военных бед, оказалась в Тамбовском монастыре. С собою она взяла только икону Казанской Богоматери, которая спасла ей жизнь, поразив слепотою грабителя. С 1812 по 1827 год Казанская икона хранилась в Вознесенском монастыре. Прославленная чудесами исцелений, она была подарена Вышинской пустыни. Ежегодно в мае её привозили в Казанский монастырь, а затем, по особому расписанию, священная церковная реликвия передавалась в приходские и домовые церкви епархии. Одна из легенд рассказывает, что появление этой иконы в Тамбове в 1871 году способствовало скорому прекращению эпидемии холеры.
Легендарной известностью в губернии пользовалась икона Богоматери «Всех Скорбящих Радость». Народное предание свидетельствовало, что она появилась в Вознесенском монастыре 24 октября 1794 года и стала его храмовой иконой. Выполнена она была искусным московским живописцем по заказу графа В. П. Мусина-Пушкина и представляла собой точную копию московской чудотворной иконы. Граф дурно отозвался об иконе и её творце. Вот тогда, якобы, и свершилось первое чудо: рисунок исчез с доски. Возрождение иконы предание связывало с уроженцем села Курдюки Кирсановского уезда А. Дьяковым, проявившим доброту и участие к живописцу. В благодарность за сочувствие художник подарил ему икону. После смерти А. Дьякова икона перешла к его сыну, а от него - в Вознесенский монастырь.
Представляет интерес и легенда о таинственной иконе, находившейся в Вознесенском монастыре в середине XIX столетия. Её появление связывают с пребыванием в монастыре княгини Анна Федоровны, первой жены великого князя Константина Павловича. Неудачный брак определил путь несчастной женщины, исчезнувшей из царского дворца в 1801 году и скитавшейся по российским монастырям. Документов на этот счёт найдено не было. Достоверными можно считать лишь следующие сведения: действительно, в Вознесенский монастырь 20 октября 1859 года привезли из Кирсановского девичьего монастыря инокиню под именем Анны Ивановны Степановой. Современники отмечали её изящные манеры, сдержанность, разговор с немецким акцентом. Её настоящего имени не знали даже губернатор и архиерей. Для неё были отведены три комнаты в нижнем этаже дома игуменьи. В апреле 1861 года, в самое половодье, она была отправлена в Пензенский Троицкий девичий монастырь. Все монахини вышли проводить её карету до ворот: пятнадцать породистых лошадей быстро увозили в неизвестность инокиню, сопровождаемую полицией. В Пойме карета застряла в выбоине, около суток инокиня находилась в воде, простудилась и умерла, не прожив в Пензе и четырёх дней. Похоронена она в Пензенском Троицком монастыре. После неё остались тонкое бельё с царскими вензелями, часы и наперстный крест с гравировкой: «Царевна Анна».
Судьба Вознесенского монастыря в советское время схожа с судьбами других тамбовских обителей: в 1918 году имущество монастыря было объявлено государственной собственностью, деньги и ценные бумаги реквизированы, монахини подлежали выселению из занимаемых квартир и определению на полезную работу. С 1925 года в Вознесенской церкви прекратились богослужения.
Единственная, сохранившаяся в старом монастыре, церковь во имя Богоматери «Всех Скорбящих Радость» была передана Православной Церкви в год тысячелетия Крещения Руси.
С 1991 года усилиями архиепископа Тамбовского и Мичуринского Евгения, настоятеля храма отца Николая (Торопцева), администрации области и верующих началось возрождение памятника истории и культуры, которое успешно продолжается в настоящее время.