História kláštora je spätá s bulou pápeža Pavla II. z roku 1465 (datovaná 28. mája), ktorou povolil v blízkosti kaplnky Všetkých svätých postaviť Františkánsky kostol. Táto kaplnka sa spomína v pápežskej bule z roku 1401. Bola teda postavená v 2. polovici 14. st., v období vrcholnej gotiky. Stála na okraji mesta, tvoriac jeho severnú hranicu. Po oficiálnom povolení pápežom dáva súhlas k založeniu kláštora i ostrihomská kapitula prostredníctvom svojho arcibiskupa Jána Vitéza (18. decembra 1465). Zakladateľom františkánskeho kláštora bol zemepán Hlohovca Mikuláš Ujlaky. Po jeho smrti roku 1478 pokračoval vo výstavbe kláštora a rozširovaní kostola jeho syn Vavrinec.
Kláštor teda vznikol a bol postavený za vlády Mateja Korvína. Prvými obyvateľmi kláštora boli Františkáni z Bosny, ktorí rozvinuli naplno svoju činnosť po postavení kláštora v roku 1492 (tento rok sa uvádza v dokladoch zo 17. st. ako vznik kláštora). K dovtedy existujúcemu presbytériu kostola napojili a pribudovali východné krídlo kláštora. Kláštor, podobne ako kostol prijal patrocínium Všechsvätých (podľa fundačnej listiny Adama Forgáča).
V 16. storočí začali kláštor stíhať mnohé pohromy. Po tureckom nájazde v roku 1530 bol poškodený kláštor i kostol. Ťažké chvíle im však nespôsobili len turci, ale i samotný zemepáni Hlohovca, ktorí v 2. polovici 16. st. prešli na stranu reformovaného hnutia. V roku 1562 bol kláštor vypálený a bratia františkáni z neho vyhnaní.
V pohnutých dobách reformácie kláštor (i kostol) patril evanjelickej cirkvi augsburského vyznania. V kláštore pôsobila vtedy kníhtlačiareň Valentína Manckoviča (zriadená v 80. tych rokoch 16. st.), ako jedna z prvých na Slovensku. Roku 1601 Stanislav Thurzo v budove kláštora zriadil trojjazyčné gymnázium. Po konverzii Adama Thurzu, majiteľa hlohovského panstva na katolícku vieru, bol kláštor i kostol 27. mája 1630 vrátený Františkánom. Podľa dobových správ to bol iba chatrný dom, len kostol bol v lepšom stave. Oprava kláštora sa začala v roku 1637 na popud matky prvého majiteľa hradu a panstva Hlohovec Kataríny Pálffy ab. Erdődy z rodu Forgáč, manželky už zosnulého grófa Žigmunda Forgáča. Náročnú opravu kostola i kláštora na vlastné náklady dokončil jej syn Adam Forgáč v roku 1642. Šimon Forgáč, posledný z príslušníkov tohoto mocného rodu postavil v roku 1699 kaplnku sv. Kríža. Po príchode Erdődyovcov sa postavenie františkánov ešte viac upevnilo a ľudia začali opäť prijímať katolícku vieru. Pastoračná činnosť spočívala v misijnej práci, v kázňach a v kultúrnych aktivitách.
V rokoch 1663 – 1683 mesto i kláštor ovládli Turci, Františkáni však mali súhlas k duchovnej činnosti. Slávnostnú posviacku kostola vykonal 18. 5. 1699 nitriansky biskup Ladislav Maťašovský.
V 18. storočí kláštor stúpol na význame. Stal sa sídlom provinciálneho ministra Provincie Najsvätejšieho Spasiteľa. V kláštore bola filozofická škola od roku 1647, povýšená v roku 1653 na generálne štúdium. V 18. – 19. storočí bol kláštor pozoruhodným strediskom kultúry a vzdelanosti. Pôsobili tu významní hudobníci a skladatelia obdobia baroka na Slovensku: v rokoch 1750 – 1760 Pavlín Bajan, ako aj novici Edmund Pascha a Juraj Zrunek. V kláštore pôsobil aj Konrád Švestka, pôvodom z Kroměříže, vynikajúci maliar, sochár a tesár, autor oltárnych obrazov Svätej rodiny, Nepoškvrneného počatia Panny Márie, Božského srdca Ježišovho a sv. Terézie z Avilly v kláštornom kostole.
Pozoruhodná bola aj kláštorná knižnica, ktorej začiatky siahajú do prvej polovice 16. storočia. Nachádzali sa v nej inkunábuly (knihy z 16. st.). Spomedzi tu nájdených rukopisov sú najvzácnejšie Hlohovské hlaholské zlomky (2 listy staroslovienskeho textu Chorvátsko – dalmátskeho pôvodu z 13. – 14. storočia). Od roku 1959 je v budove kláštora Vlastivedné múzeum regionálneho významu.
Kláštor je v území Trnavskej arcidiecézy. Bratia tu začali s obnovou rehoľného života v roku 1990 a vypomáhajú v pastoračnej činnosti diecézneho kléru.