Дата основания Успенского Брусенского женского монастыря традиционно относится к 1552 году. В этот год, 3 июля, Иван IV Грозный выступил из Коломны в победоносный поход на Казань, после военного совета состоявшегося 1 июля: "...царь и великий князь был на Коломне... ...царь и великий князь пошел на свое дело и на земское х Казани, ...". Возвратившись из похода, он основывает в Коломне каменную шатровую церковь во имя "Успения Пресвятые Богородицы", которая становится ядром Брусенского монастыря.

Первоначально Брусенский монастырь был, скорее всего, мужским. На это указывает и найденный в 80 - х годах XIX века надгробный камень с надписью "лета 7062 (1554) месяца марта положена дска на могиле схимника Антония на Тимофееве сыне Арсениеве", и случаи нахождения в ограде монастыря "не вполне истлевших тел с признаками на них облачений священно - церковно-служительских и мантий монахов". Помимо этого, до наших дней дошло предание, что первыми насельниками монастыря были участники Казанского похода. Само название "Брусенский" истолковывается по разному: и в смысле "убрусы" (женский головной платок) и в смысле "брусья", т. е. ограды из деревянных брёвен (что более отвечает действительности).Основу иконостаса Успенского храма составлял Деисус из одиннадцати икон "на золоте". Напрестольное евангелие с двух сторон было оковано серебром, его лицевую сторону украшали "6 камней сердалик червчет". Библиотека монастыря насчитывала свыше полусотни книг на пергаменте и бумаге, не только богослужебных, но и предназначенных для благочестивого чтения. Позже в Брусенском монастыре находилась и местночтимая Казанская икона Божией Матери, один из первых списков Казанской иконы, явленной в 1579 году.

Во время Смуты Брусенский монастырь сильно пострадал и пришёл в упадок. Но после монастырь восстанавливается, уже как девичий. В 1698 году по территории монастыря пронёсся внезапный опустошительный пожар. Только Успенский храм остался нетронутым, а кельи и четыре деревянных церкви погибли в пламени. Но опись 1701 года рисует достаточно благополучное устройство монастыря. В 1725 году встаёт вопрос об упразднении обители как самостоятельной единицы. Игуменью Александру и часть сестёр переводят в Тулу. Но коломенские жители (пообещав достойно продовольствовать Брусенский монастырь) и оставшиеся сёстры упросили епархиальное начальство вернуть настоятельницу.

С середины XVIII века деревянные постройки постепенно вытесняются каменными. Так, была поставлена часть каменной ограды с воротами с белокаменным ступенчатым аттиком, увенчанным фрагментом белокаменной каннелированной колонны. Особенно выразительны стройные высокие кирпичные башни с белокаменными поясами, причём ни одна башня в точности не повторяет другую.

В 1790 - х годах сооружается надвратная колокольня.

В 1818 году игуменьей Брусенского монастыря были куплены Ивановские ворота Коломенского кремля "во многих местах разседшиеся" на слом с целью использования их кирпича на "ограду монастыря, которые кроме передней стены были деревянные". Но сломаны они были только в 20 - х годах XIX века.

Большие работы, знаменовавшие расцвет древней обители, развернулись в середине XIX века при игуменье Олимпиаде, в миру звавшейся Ольгой и происходившей из казачьей дворянской семьи. Поставлена настоятельницей Брусенского монастыря она была в 1848 году по распоряжению уроженца Коломны митрополита Московского и Коломенского Филарета.

По инициативе игуменьи Олимпиады возводятся монументальный Крестовоздвиженский собор, три больших каменных корпуса и хозяйственные постройки. В 1848 году на крепостном валу XIV - XV веков был поставлен западный келейный корпус, отличавшийся от северного более простой отделкой. В 1850 - 1852 годах в стиле позднего классицизма строится двухэтажный, с мезонином, дом настоятельницы с монастырской трапезной. Парадный верхний этаж этого дома отапливался тёплым воздухом, поступавшим снизу в декоративные печи - обогреватели. Здесь находились личные покои игуменьи, комнаты обслуживающих её келейниц и два больших зала для торжественных приёмов.

Крестовоздвиженский собор (храм Воздвижения Креста Господня) с двумя приделами (Казанской Божией Матери и Св. Иоанна Златоуста) был построен в 1852 - 1855 годах по проекту А. С. Кутепова с переработкой фасадов В. Е. Морганом (церковь освящена владыкой Евгением 13 сентября 1858 года). Квадратное в плане здание служит образцом художественной эклектики, основанной на синтезе приёмов классицизма и ложно - русского стиля. Храм завершался пятью шатровыми главами: четырьмя глухими и центральным световым. Фасады разделены на прясла с помощью парных полуколонн, трактованных в духе XVII века; основным мотивом убранства служат наличники, имитирующие формы московского барокко. Декоративность архитектуры усилена цветовым контрастом краснокирпичных стен с многочисленными белокаменными деталями. В западном притворе наверху помещались хоры. Внутри собор был покрыт настенной живописью; стояли в ряд три иконостаса.

Игуменья Олимпиада, управлявшая монастырём 25 лет, скончалась 5 апреля 1873 года на 62 году жизни. Похоронили её возле алтаря Крестовоздвиженского собора, с правой стороны, идя в монастырь.

В дальнейшем благоустройство монастыря продолжалось. 28 августа 1883 года при игуменье Ангелине митрополитом Московским и Коломенским Иоанникием освящён тёплый Успенский храм в псевдорусском стиле (архитектор Эллинг). Здание, в котором разместился храм, включало также богадельню. Тогда же (в 1881 - 1883 годах) была основательно поновлена Успенская церковь. Над её карнизами появились мелкие кокошники, шатёр был обшит железом, расширены старые и пробиты новые окна.

В начале XX века в монастыре были игуменья, 28 монахинь и 222 послушницы. В 1922 году монастырь был закрыт, все его насельницы были насильственно выселены из него, в храмах прекратились службы. В Крестовоздвиженском соборе был размещён склад, он лишился пяти барабанов с главками, а в Великую Отечественную войну его подвал использовался под бомбоубежище. Узорчатые чугунные лестницы, ведшие в храм потихоньку разбирались и в 60 - 70 - е годы были сломаны окончательно для удобства подъезжающих машин. Колокольня Брусенского монастыря была разобрана. Пролом в стене, где находилась колокольня, сохранялся вплоть до 800 - летнего юбилея Коломны, когда его наконец не заложили кирпичом. Так же к юбилею были снесены почти все деревянные постройки монастыря, которые сохранялись на протяжении всей истории монастыря, постепенно обновляясь. Лишь один одноэтажный деревянный дом был сохранён: художник А. В. Смирнов использовал его под мастерскую. В 1971 - 1980 годах под руководством С. П. Орловского проводилась реставрация Успенской церкви, в результате чего древнему памятнику был возвращён его прежний облик.

28 августа 1997 года состоялась первая Божественная литургия в Успенском соборе после многих лет запустения. 13 октября 1997 года митрополит Крутицкий и Коломенский Ювеналий с амвона этого храма зачитал решение Священного Синода Русской Православной Церкви о возобновлении монашеской жизни в Коломенском Успенском Брусенском монастыре и о назначении его настоятельницы монахини Анастасии. Летом 1999 года была обретена могила игуменьи Олимпиады. Осенью 2000 года в монастыре была открыта выставка, рассказывающая об его истории. К 825 - летнему юбилею Коломны было начато восстановление пяти глав Крестовоздвиженского собора.