En 1627, sin autorización alguna, se instaló en Valladolid una comunidad de canónigos regulares de la orden premonstratense. El 16 de octubre de 1630, los norbertinos firmaron su acatamiento de las condiciones de sumisión jurisdiccional y económica de la ciudad y del cabildo. Para la construcción del convento adquirieron diversas casas en la calle Teresa Gil entre 1630 y 1659. El 30 de junio de 1632, se trasladaron a su emplazamiento definitivo en dicha calle.

Los primero años del convento fueron de penuria económica, lo que debió de cambiar en el siglo XVIII, ya que fue cuando se empezó la construcción de las dependencias conventuales, y se trasladó a Valladolid el estudio de teología de la orden que estaba en Ávila.

Nunca fueron muchos los religiosos de esta comunidad, en 1645 contaban con 24 miembros, 17 en 1752, 16 en 1769, 14 en 1774, 12 en 1787; durante la invasión francesa había 15, los mismos que en 1830.

Durante la ocupación, los franceses utilizaron la iglesia de San Norberto como hospital y almacén de materiales de construcción, y en el convento convivieron los religiosos con los oficiales franceses.

Una vez terminada la Guerra de la Independencia se reanudó la vida conventual, con el paréntesis del Trienio Liberal. Construyeron nuevas dependencias y vendieron algunos terrenos, como unos corrales en 1824.

Con la exclaustración, desde diciembre de 1835 los edificios sirvieron de almacén de los objetos recogidos de los demás conventos.

Más tarde, fueron cedidos al ayuntamiento, y el 30 de marzo de 1845 se celebró la apertura de la Escuela Normal y de la primera de Párvulos. Se reabrió la iglesia para dar servicio a ambos centros.

En 1853 el convento se cedió a la Universidad para Colegio Normal de la Provincia. Y en 1887 las dependencias conventuales situadas en torno al claustro albergaban la Escuela Normal de Maestros, una segunda escuela de Párvulos y un depósito de bombas.

En 1860 la iglesia fue cedida a los jesuitas.

En 1900 las capillas se habían convertido en habitaciones y la iglesia en almacén. Allí se guardaron en 1902, las esculturas del monumento a Colón, esperando su instalación en el Campo Grande.

En enero de 1901, el Ayuntamiento cedió a la Diputación los edificios conventuales para albergar de forma definitiva las dos Escuelas Normales.

La Iglesia y las dependencias del convento fueron derribados entre 1916 y 1917. El solar se cedió al Estado, y sobre él se construyeron las nuevas Escuelas Normales, cuyas obras finalizaron en 1930. El edificio es el que hoy alberga el Colegio García Quintana y el Museo de Ciencias Naturales.