Точная дата основания Свято-Николаевского монастыря неизвестна, хотя предполагается, что он был основан около 1580 года. В 1588 году царь Василий Иванович Шуйский подарил монастырю резную статую Николы Можайского и продолжал покровительствовать обители. Он также подарил монастырю мельницу во время своего краткого правления. Царь Михаил Федорович также активно поддерживал монастырь.
Первые постройки монастыря были уничтожены во время большого пожара в начале XVII века, когда сгорела не только обитель, но и арзамасский кремль. Вскоре после этого был восстановлен теплый Богоявленский храм, который стал единственным в монастыре на протяжении около 30 лет. Только в 1683 году была построена и освящена каменная Никольская церковь.
В 1726 году произошел новый сильный пожар, после которого сестры и жители города помогли восстановить обитель. На месте старого теплого деревянного храма в 1738 году построили двухэтажный каменный храм Богоявления. Первый этаж храма служил больничной церковью в честь иконы Богородицы «Всех скорбящих радость».
С 1764 года монастырь стал общежительным и получил статус женского монастыря III класса.
До закрытия монастыря в XX веке на его территории работали различные мастерские, такие как живописная, швейная, вышивальная, башмачная и вязальная. Также там находились больница с аптекой, сиротский приют для детей, дом престарелых и школа. В обители проживало более двухсот монахинь.
В 1918 году Арзамас стал ставкой Восточного фронта Красной армии. Здания Свято-Николаевскиого монастыря частично были приспособлены для размещения прибывающих частей. 15 сентября 1920 года насельницы обители объединились в Николаевскую трудовую артель с действующим уставом согласно советскому законодательству. Сестры артели вплоть до лета 1923 года выполняли срочный военный заказ по пошиву папах для Красной Армии, вязали сети для Главрыбы, мыли полы в помещениях органов власти, а также трудились на полях района. Несмотря на лояльное отношение к большевикам, в 1928 году артель была разогнана, а монастырь закрыт.
Церковные здания монастыря частично разрушили, частично стали использовать под жилье и различные светские учреждения.
В 1994 году монастырь был передан Нижегородской епархии, началось восстановление обители и возрождение монашеского делания.
