Монашескую общину у села Дивеево основала в 1758 году инокиня Александра, в прошлом — богатая помещица Агафья Мельгунова. В эти места Александра пришла из Киево-Фроловского монастыря, где в начале 1750-х годов приняла постриг.
Первое время инокиня с послушницами молилась в деревянной часовне, а в 1773 году на пожертвования местных помещиков начали возводить первый каменный собор — Казанский. Здание построили в стиле русского барокко. Два придела были холодные, а третий отапливался, здесь службы проходили зимой. Вокруг храма возвели монашеские кельи для послушниц.
Общину стали называть Казанской — по названию собора. Она жила по уставу мужского монастыря в Сарове, в 10 км к югу от Дивеева, а настоятель Саровской пустыни старец Серафим Саровский был духовным наставником и попечителем казанских послушниц.
В 1827 году недалеко от Казанской общины Серафим Саровский основал еще одну — Мельничную, а спустя 15 лет Святейший Синод объединил две общины в одну — Серафимо-Дивеевскую. В 1861 году она стала монастырем.
За историю Серафимо-Дивеевского монастыря на его территории построили 10 храмов. После Казанского — к концу XIX века — здесь возвели Троицкий собор. Проект здания в византийском стиле разработал архитектор Александр Резанов, а его стены изнутри расписали сами монахини. Строительство растянулось на долгие годы, первые службы прошли в Троицком соборе спустя почти 30 лет.
В 1907 году на территории монастыря начали строить новый собор — Преображенский. Его проект подготовил московский архитектор Анатолий Антонов. Стены отлили из железобетона, из этого же материала выполнили колонны, которые поддерживают свод. Собор построили к 1916 году. Монахини сами писали иконы для храма, потому освящение отложили на год — к тому моменту оформление собора должны были закончить. Однако храм так и не открыли — произошла революция 1917 года. До конца столетия здесь не прошло ни одной службы.
С приходом советской власти монастырь закрыли. Здания начали использовать под хозяйственные нужды, послушниц, которых к тому времени было уже около 1000 человек, выселили, а некоторых — арестовали и расстреляли. Но одной из монахинь удалось сохранить главную святыню монастыря — икону Божией Матери «Умиление». Святыню вернули в эти места в 1991 году, когда Священный Синод возродил монастырь. А в 2012 году в монастыре заложили новый храм — Благовещенский.
Колокольня с часами — самое высокое сооружение монастыря. Ее высота — 70 метров. Вместе с куполом и крестом она всего на метр ниже Спасской башни Московского кремля.
Построили колокольню в 1901 году. В оформлении использовали разные стили, но доминирует в проекте классицистический с его строгим декором и симметрией. Когда сняли строительные леса, стало видно, что здание стоит не строго вертикально. Однако перестраивать его не стали, решив, что эта погрешность, наоборот, поможет колокольне устоять на неровном береговом грунте.
До революции на колокольне располагались куранты, которые каждые четверть часа вызванивали молитвенную мелодию «Пресвятая Богородице, спаси нас». После революции куранты и колокола уничтожили, а на здании разместили телевизионный ретранслятор.
В конце 1990-х годов колокольню полностью отреставрировали, отлили новые колокола — самый большой из них весит пять тонн. А в 2003 году на колокольне закрепили новые часы с курантами.
В Свято-Троицком Серафимо-Дивеевском монастыре хранят мощи преподобного Серафима Саровского, его вещи и книги, а также мощи настоятельниц обители — Александры, Марфы и Елены.
На территории монастыря бьют шесть ключей, вода в них считается целебной. Один из источников вытекает из-под Казанского собора, у алтаря которого находилась могила основательницы монастыря преподобной Александры Дивеевской. Сюда часто приходят набрать воды паломники и туристы.