Преемницей игум. Агнии стала игум. Олимпиада, настоятельница Красногорского монастыря, бывшая первой начальницей общины.
10 августа 1900 года Владыкой Илларионом совершена закладка собора. Каменные работы продолжались три года, храм был готов к осени 1903 года. Игуменией Олимпиадой I устроен иконостас из мрамора, который изготовлен в мастерской Менциони в Ростове-на-Дону. Иконы писал Московский художник Гурьянов. К январю 1906 года собор в основном был окончен. По благословению владыки Иоанна на 23–24 июля 1900 года было назначено освящение двухпрестольного храма. Главный — Рождества Божией Матери, придельный — Марии Магдалины и преподобной Олимпиады. Игум. Олимпиада I награждена крестом с бриллиантовым украшением за труды по сооружению собора. 4 мая 1904 года обитель посетил Император Николай Александрович и Государственный Наследник Михаил Александрович, пожелавшие поклониться чудотворному образу Божией Матери во дни переживаемых Россией испытаний. От станции Император до обители шел пешком.
Выслушав приветствие, Царственные богомольцы приложились к кресту, к чудотворному образу Божией Матери, пожертвовали 1500 тысяч рублей.
Недалеко от обители в Кременчугском уезде, на берегу реки Псел, находилась монастырская дача «Обиток». В скиту жили 15 сестер, пели в церкви, вели хозяйство. Храм в скиту освящен в честь Божией Матери «Всех скорбящих радосте».
В 1929 году советские власти закрыли монастырь, сестры перешли жить в скит, духовником которого был архм. Александр (Петровский) — ныне новоканонизированный поместным собором священномуч. Александр архиеп. Харьковский.
Перед закрытием монастыря, на образе Божией Матери, находившемся на святых вратах обители, на лике начали выступать кровяные слезки. Советские власти, чтобы не распространялись слухи о чуде Божией Матери, принуждали игумению Олимпиаду II подписать бумагу, что с иконы выступает краска, а не кровь, Матушка Игумения, письмоводительница — мон. Феофания и р. Б. Анна отказались скрыть чудо, за что и были отправлены в Полтавскую тюрьму. В 1937 году игум. 0лимпиада II была зверски замучена в той же тюрьме — на груди ей вырезали крест. Место погребения ее не известно.
Второй период жизни монастыря начинается с военного времени. В 1941 году немецкие войска вошли в Козельщину. Главный штаб разместился в соборе. Ночью, когда все спали, дежурные заметили женскую фигуру во всем черном. Они начали преследовать ее, стараясь задержать, стреляли, но пули пролетали мимо. Так продолжалось несколько ночей.
Расспросив окрестных жителей, узнали — что здесь до 1929 года существовал женский монастырь, они сразу же покинули собор. Через некоторое время открылся монастырь. Сошлись сестры, и началась монастырская жизнь, полная лишений и скорбей, в это нелегкое для всех время монахиня Феофания (Зонова) была возведена в сан игумении. Монастырю отдали подвальный и 1–й этажи игуменского корпуса с церковью. Над ними размещалась школа, что мешало Богослужению и нарушало монастырский уклад жизни. Но старая монашеская закалка помогала сестрам переносить все трудности с терпением и благодарением Богу. На праздник Вознесения в 1949 году было объявлено о закрытии обители. Сестрам предложено переехать в Лебединский монастырь Черкасской епархии, который постигла та же участь в 1951 году.
Массовое возвращение церквей и монастырей забило свежим источником в душах верующих. В 1990 году весна возрождения наступила в Козельщине. 6 марта, в день празднования Чудотворной иконы, в соборе впервые, через много лет после его закрытия, совершилось богослужение, настоятелем новооткрывшейся церкви назначен священник о. Петр (Дурко)
В 1992 году содействием архим. Антония (Кузнецова), бывшего воспитанника игумении Феофании, были собраны оставшиеся козельщанские сестры. Монахиня Ираида (Кравцова) назначается старшей сестрой в новооткрывшуюся общину. Гомельский владыка Аристарх и архим. Антоний пожертвовали общине церковную утварь. В том же году по инициативе благочинного Кременчугского округа, куда входил Козельщинский район, архимандрита Филиппа (Осадченко, ныне архиепископ Полтавский и Миргородский), общине был дан статус монастыря. Монахиня Ираида возведена в сан игумении осенью 1992 года. Ходатайством настоятельницы возвращены часть игуменского корпуса и некоторые постройки. Матушка игумения положила много трудов на возрождение монастыря: началась реставрация собора, ремонт зимней церкви и келий для сестер, заведено хозяйство, приобретена техника. При помощи Кременчугского завода «Нефтеоргсинтез» проверено газовое отопление и ведутся восстановительные работы в соборе.