Матроне, девятилетней дочери стрельца Онучина, вознамерившегося поставить себе новый дом на месте пожарища, во сне явилась Матерь Божия, повелевая сообщить архиепископу и градоначальникам, чтобы они извлекли из земли Ее образ, указав и место на пепелище, где надо было копать.

Так как никто не обращал внимания на слова ребенка, Матерь Божия явилась вторично, а на третий раз девочка во сне увидела саму икону, от которой исходил грозный голос: «Если не поведаешь глаголов Моих, Я явлюсь в другом месте, а ты погибнешь». Тогда мать испуганной девочки отвела дочь к воеводам и архиепископу Иеремии, но никто не поверил словам ребенка.

Наконец, 8 июля, мать с помощниками стала рыть по указанию дочери, но только, когда сама девочка взялась за заступ и стала копать около печи, появилась икона Богоматери, обернутая в ветхий суконный рукав. Лик иконы был ясный, будто только что написанный, нисколько не пострадавший от огня (иконография Казанского образа представляет собой разновидность Одигитрии-Путеводительницы). Узнав о чуде, архиепископ с градоначальниками торжественным крестным ходом пришли на место чудесного обретения иконы и перенесли ее в церковь Николы Тульского, затем после молебна — в Благовещенский собор.

События явления и перенесения образа описал священник Никольской церкви, Ермолай, будущий митрополит Казанский и затем патриарх Московский Ермоген, мученически пострадавший за Православие в смутное время. Ему принадлежит и служба в честь Казанского образа, включая общеизвестный тропарь: «Заступнице усердная…». Он также засвидетельствовал и первые чудеса, свершившиеся во время торжества: по дороге прозрел Иосиф, бывший слепым уже три года, в самом соборе исцелился другой слепец Никита. В последствии также была замечена особая милость Богоматери через Свой Казанский образ к страждущим глазами.

После того, как архиепископ с воеводами отправили царю подробное описание обретения иконы с точным ее списком, тот велел строить на месте явления женский монастырь. Первыми постриженицами обители стали отроковица Матрона и ее мать. В 1595 г. митр. Ермогеном был отстроен новый Успенский собор и штат монахинь увеличен до 64 человек; чудотворный образ был обложен царскими дарами — золотом, драгоценными камнями и жемчугом. В 1798 г. новые украшения были возложены императрицей Екатериной, и ею же были отпущены 25 тыс. руб. на строительство новой соборной монастырской церкви, освященной в 1808 г.