В 1627 г. вдовый священник из с. Степанищево старец Иосиф (канонизирован в 1988 г. как местночтимый святой, память 10 августа) основал в дубовой рощи на берегу р. Лесной Воронеж небольшую обитель, названную впоследствии Козловским Свято-Троицким монастырем. В 1636 г. старец Иосиф и три его сподвижника построили небольшую деревянную церковь во имя Святой Троицы с приделом во имя Успения Пресвятой Богородицы. В 1672 г. было закончено строительство двухэтажной каменной церкви в честь Успения Божией Матери - одной из первых каменных церквей в Тамбовской митрополии. В ее архитектурном стиле прослеживаются традиции монастырского строительства русского Севера, прежде всего - Соловецкого монастыря. На первом этаже располагалась церковь во имя основателей Соловецкого монастыря преподобных Зосимы и Савватия Соловецких, покровителей моряков, рыбаков и пчеловодства. Эти святые считались небесными покровителями монастыря, поскольку важнейшими статьями дохода обители были рыбный промысел и пчеловодство. В 1683 г. была построена каменная Троицкая церковь.
В последней четверти XVII в. Козловский монастырь стал крупным хозяйственным центром, имевшим обширные земельные владения. В 1750-1764 гг. вокруг монастыря была возведена монастырская стена с бойницами, крытыми переходами, террасами и угловыми башнями. В 1783 1787 гг. вместо старой Троицкой церкви был построен главный храм монастыря – Свято-Троицкий собор. В 1792 г. приступили к перестройке Успенской церкви, в нижнем храме, разобрали алтарь и заново освятили во имя Всех святых (празднуется в первое воскресенье после Троицы), с приделом во имя Иоанна Предтечи. В верхнем храме кроме главного Успенского престола, устроили придел во имя преподобного Варлаама Хутынского (память совершается в 1-ю пятницу Петровского поста и 19 ноября). В 1801 г. был построен двухэтажный настоятельский корпус, сохранившийся до сих пор, через 15 лет построили каменные одноэтажные кельи и ряд хозяйственных построек. В 1822 г. завершили строительство каменной четырехъярусной колокольни с часами-курантами, бой которых был слышен по всей округе. Старожилы свидетельствуют, что часы находились в рабочем состоянии вплоть до разрушения верхних ярусов колокольни в 1926 г. В звоннице было одиннадцать колоколов, подаренных прихожанами, самый большой весил семь тонн.
С историей Козлова и Троицкого монастыря связано имя российского первомученика святого Владимира, митрополита Киевского и Галицкого. 7 февраля 1918 г. у стен Киевской лавры он первым среди иерархов Русской Православной Церкви принял мученическую кончину от рук большевиков. Монашеский путь овдовевший священник Василий Богоявленский начал в Козловском Троицком монастыре, куда Святейший Синод назначил его настоятелем в 1866 г. Через месяц священник Василий Богоявленский с именем Владимир был пострижен в монашество и возведен в сан архимандрита. Семь месяцев он управлял Козловским Троицким монастырем, после чего был направлен в Новгородский Антониев монастырь.
К 1910 г. в монастыре проживало 28 человек монахов. Сразу после Октябрьской революции монастырь был закрыт, имущество реквизировано, монахи разогнаны. Бесследно исчезли две почитаемые старинные иконы: Пресвятой Троицы и Божией Матери «Тихвинской». В 1926 г. вся территория монастыря была передана в распоряжение питомника плодовых сортов И.В. Мичурина. В 1928 г. монастырский некрополь был разрушен, Капитонова часовня над святым источником и два яруса колокольни с часами и звонницей, большая часть монастырской стены были разобраны на кирпич. По воспоминаниям местных жителей, мало кто из участников этого варварства умер своей смертью. В 1952 г. областное руководство приняло решение разобрать остатки колокольни, а в 1953 г. – и Троицкую церковь. Успенская церковь избежала такой участи, поскольку в ее здании был размещен музей Центральной генетической лаборатории имени Мичурина, в 1960-е гг. в верхнем этаже разместился местный клуб. Из других построек монастыря до наших дней сохранились угловая башня с прилегающими фрагментами монастырской стены, корпус настоятеля, трапезная, гостиница. Монастырский некрополь частично находится под асфальтом.
Только в 1999 г. уцелевшее здание Успенской церкви было возвращено верующим. В тот год накануне праздника Святой Троицы десятки прихожан стали свидетелями чудесного благоухания от храмовой Казанской иконы Богородицы. В 2004 г. епископ Тамбовский и Мичуринский Феодосий благословил возрождение Козловского Троицкого монастыря. В настоящее время реставрируется Успенская церковь, восстановлены каменная монастырская изгородь, святые врата, благоустроена территория. Воссоздан некрополь с могилами почитаемых граждан г. Козлова. Восстановлена могила известного в свое время подвижника Козловского Троицкого мужского монастыря юродивого Иоанна Семеновича Григорьева, обладавшего даром прозорливости и исцелявшего обращавшихся к нему людей даже после своей кончины. Возрождается монашеская жизнь и экономика обители, налаживается производство собственной сельскохозяйственной продукции, выпекается хлеб и изготавливается квас по старинным русским рецептам.