В XVIII веке на месте монастыря существовала Преображенская община старообрядцев-беспоповцев. В 1854 году Преображенская соборная часовня беспоповцев была у них отнята и передана единоверцам как Никольский единоверческий храм. В конце 1865 года митрополит Филарет обратился к императору с ходатайством учредить мужской единоверческий монастырь на московском Преображенском кладбище, на месте мужской половины Преображенской общины беспоповцев, и получил положительный ответ.

Поводом к открытию монастыря послужила политика российского правительства, направленная на притеснение старообрядцев и подталкивание их к переходу в единоверие. Непосредственной причиной основания монастыря был переход в единоверие нескольких представителей старообрядческого духовенства Белокриницкого согласия. Вскоре к единоверию присоединился ряд видных прихожан Преображенской беспоповской общины: Гучковы, Носовы, Гусаровы, Бавыкины, Осиповы и другие. Эти прихожане на свои средства благоустроили монастырский храм.

Монастырь по прошению всех московских единоверцев с императорского разрешения был назван Никольским в память о скончавшемся до вступления на престол цесаревиче Николае Александровиче, сыне императора, который посещал это место в 1856 году вместе с братьями.

Отдельностоящая колокольня монастыря, знаменитая «Преображенская свеча», построена в 1876—1879 годах по проекту архитектора Максима Геппенера на средства благотворителей.

Над воротами при входе из бывшей молельни была устроена пятиглавая церковь Воздвижения. Смежно с церковью находилась библиотека, завещанная монастырю Алексеем Ивановичем Хлудовым, открытая в 1883 году. В ней было множество греческих и славянских харатейных (хартия — летопись) рукописей, богослужебных, догматических, поучительных старопечатных книг, книг новой печати богословского и исторического характера. В нижнем этаже находилась церковно-приходская школа, открытая в 1855 году на средства монастыря, до этого содержавшаяся на средства Преображенского дома. Келья настоятеля была расположена в небольшом каменном флигеле с северной стороны Успенского храма. До открытия монастыря здесь жил смотритель, а ранее у беспоповцев размещалась контора. В ней заседали наставники и попечители, обсуждали и решали все дела, утверждали и рассылали по всей Руси послания, наставления и так далее. Братские кельи находились на восточной стороне Успенского храма, в двухэтажном каменном корпусе, где прежде помещалась богадельня. В 1917 году большая часть «Хлудовской библиотеки», собранной А.И. Хлудовым, поступила в Государственный исторический музей.

К 1923 году монастырь был закрыт, и превращён в дом коммуны завода Радио. Главный соборный храм превращён в приходской. В 1930-х годах стены и башни монастыря были разобраны, юго-восточную часть монастырской земли заняло расширившееся кладбище. В 1977—1980 годах под руководством И.К. Русакомского отреставрированы колокольня и сохранившаяся часть монастырских стен.

А в 1923 году монастырь был окончательно закрыт и весь архив с остатками рукописей Никольского единоверческого монастыря оказался в ГИМ, где хранится и поныне. Большое количество древних икон — также были вывезены в Исторический музей, откуда потом часть из них попала в Третьяковскую галерею и небольшое количество в Музей Коломенское. В 1920-х годах в здании бывшей монастырской школы и в кельях монастыря открыта трудовая школа, а после размещались различные учреждения, например общежитие завода Радио.
В первой половине 1920-х годов Советская власть передала храм во владение обновленцам. Но единоверческая община не освободила весь храм и осталась существовать в передней — Успенской части храма. Храм был разделён на две части, так что главная часть храма с Успенским престолом была отделена стеной от обновленческой — трапезной части. В отделенной трапезной части, дополнительно к существовавшему с середины XIX века Никольскому (левому) приделу, сооружается новый Успенский (правый) придел.

Уже в 1930 году единоверческая община в передней — Успенской части храма практически прекратила существовать. И в связи с ликвидацией общины новопоморцев в Токмаковом переулке, единоверческая — Успенская часть храма была передана Советскими властями старообрядцам беспоповского новопоморского толка, занимающим её и поныне. Трапезная — Никольская часть храма с двумя приделами сегодня принадлежит православному приходу.
В интерьере сохранились иконы XV—XVII веков.

Постройки монастыря

Храм над западными воротами был построен в 1801 году и освящен святителем Филаретом, митрополитом Московским, 19 декабря 1854 года. Центральная часть всего здания двухэтажная, по краям к нему впритык пристроены одноэтажные флигеля. После закрытия Никольского единоверческого монастыря некоторое время храм продолжал быть действующим, но вскоре был закрыт. Храм и пристроенное к нему здание были превращены в общежитие и все пять глав были сломаны. С середины 1990-х годов сильно перестроенное здание, в котором был храм, передано Церкви. В здании разместилась реставрационно-иконописная мастерская «Александрия», на средства которой был проведён капитальный ремонт, восстановлены все 5 куполов и вызолочены кресты на куполах.

Кроме небольшой звонницы, пристроенной к западной части главного монастырского храма Успения Пресвятой Богородицы, ещё западнее выстроена отдельно стоящая 40-метровая колокольня 1876—1879 годов постройки. Колокольня, выполненная в готическом стиле, построена на средства благотворителей, главным образом Алексея Ивановича Хлудова и Ивана Васильевича Носова, архитектор Горностаев. Причиной строительства колокольни стал большой колокол весом почти в 5 тонн, пожертвованный храму Макаром Николаевичем Кабановым.

Братское кладбище Никольского единоверческого монастыря — некогда очень известный, но ныне разрушенный некрополь. Здесь были похоронены многие из известных Церковных деятелей, писателей, купцов и фабрикантов России, которые были попечителями монастыря.