În locul unde se află astăzi mănăstirea, era o moșie domnească unde a existat anterior o biserică de lemn. În anul 1638, conform pisaniei în limba slavonă aflată deasupra peretelui dintre pridvor și pronaos, voievodul Vasile Lupu a ctitorit în aceste locuri o biserică de piatră. Biserica aceasta a fost zidită înainte de construirea ctitoriei lui Vasile Lupu de la Mănăstirea Trei Ierarhi, fiind închinată Mănăstirii Caracalu de la Muntele Athos. 

Există o legendă conform căreia în timpul unei invazii a tătarilor în Iași, Doamna Tudosca (Teodosia), soția lui Vasile Lupu, a fugit în pădure și s-a ascuns într-o scorbură de copac. Odată trecut pericolul, domnitorul și-a căutat soția pe aceste dealuri și a găsit-o cu ajutorul câinelui său de vânătoare, Copou. Voievodul a tăiat copacul scorburos și, în semn de mulțumire că și-a găsit soția nevătămată, a hotărât zidirea unei mănăstiri. 

După detronarea lui Vasile Lupu în anul 1653, biserica a fost arsă și dărâmată, fiind reconstruită de mai multe ori în decursul timpului, astfel încât nu se mai recunoaște nimic din stilul bisericii originare. 

O pisanie de marmură albă, cu stema țării, aflată pe un perete exterior al bisericii, conține o inscripție în limba greacă în care se spune că biserica a fost restaurată în anul 1702 de domnitorul Constantin Duca (1693-1695, 1700-1703). 

În anul 1809, Serafim, egumenul Mănăstirii „Trei Ierarhi” a restaurat această biserică, fiind așezată atunci o a treia pisanie. Pe atunci, de biserică se ocupau egumenii greci de la Mănăstirea Trei Ierarhi, care trimiteau aici călugări pentru a se îngriji de biserică. În anul 1850 s-a realizat pictarea bisericii. 

În decembrie 1863, ca urmare a adoptării legii secularizării averilor mănăstirești închinate, mănăstirea a fost desființată, biserica ei fiind însă folosită în continuare ca biserică de mir. După anul 1960, biserica a fost inclusă în perimetrul Grădinii Botanice din Iași, cea mai întinsă din România la acel moment. 

Ca urmare a neglijării ei, biserica a început să se ruineze și a necesitat ample lucrări de restaurare. Între anii 1983-1986, prin stăruința preotului paroh Vasile Vaida, s-au efectuat lucrări de restaurare, consolidare în interior și exterior, împodobire cu frescă, policandre și mobilier (un nou cafas) prin contribuția benevolă a credincioșilor și cu sprijinul Mitropoliei Moldovei și Sucevei. Pictura bisericii a fost realizată de către pictorii Vasile și Violeta Carp din București. În tabloul votiv sunt reprezentați Vasile Lupu și Doamna Tudosca. 

A fost construită o casă parohială mare, cu mai multe încăperi, mansardă și anexe gospodărești. Ulterior, s-au îmbunătățit căile de acces la biserică, fiind construită o alee betonată și s-a sistematizat cimitirul. 

Ultimul paroh al Parohiei „Sfântul Atanasie” - Podgoria Copou a fost pr. Teodor Mera. 

După aproape 150 de ani, la 20 aprilie 2001 (de sărbătoarea Duminicii Mironosițelor), ÎPS Daniel Ciobotea, mitropolitul Moldovei și Bucovinei, a reactivat Mănăstirea ‚Sf. Atanasie” din Podgorii - Iași, ca mănăstire de călugărițe, aparținând de Mănăstirea Galata. Reactivarea a fost aprobată de Sfântul Sinod al Bisericii Ortodoxe Române (temei nr. 6544 din 28.10.1993) și de Sinodul mitropolitan al Mitropoliei Moldovei și Bucovinei (temei nr. 2445/2001). La 29 aprilie 2001 a avut loc slujba de reactivare a mănăstirii, săvârșită de un mare sobor de preoți și diaconi în frunte cu ÎPS Daniel. Cu această ocazie, biserica a primit și un al doilea hram, „Duminica mironosițelor”. 

Întreg patrimoniul Parohiei „Sf. Atanasie” - Podgoria Copou și anume biserica, clădirile anexe, curtea, cimitirul și terenurile obținute prin Legea fondului funciar au trecut în proprietatea și administrarea Mănăstirii „Sf. Atanasie” Podgoria Iași. Fosta parohie a fost rearondată având ca biserică parohială biserica din satul Cârlig, cu hramul „Sf. Prooroc Isaia”. 

Inițial au venit aici trei monahii de la Mănăstirea Galata. Prima egumenă a fost numită maica rasoforă Teodora Vrânceanu. În anii următori, casa parohială de lângă biserică a fost extinsă pentru a fi transformată într-un corp de chilii pentru călugărițe. Pe lângă pravilă, maicile se mai ocupă cu lucrul în atelierele de broderie, croitorie și pictură bisericească. 

În aprilie 2009, la Mănăstirea Podgoria Copou trăiau paisprezece maici.