Летом 1920 года в Толгу приехала группа учеников из Ярославля. Коммунистическая власть, чтобы как-то поддержать детей школьного возраста в голодное время, вынесла решение отправлять их в сельскую местность на летние школьные каникулы. В дальнейшем подобные выезды школьников стали проводиться каждое лето.
В 1923 году ярославские власти решили в Казанском девичьем монастыре открыть дом крестьянина. Все монахини, а их было тогда до 300 человек были выселены без предоставления какого-либо помещения. Многие разъехались по стране и немало их поселилось в Толгском монастыре, хотя он и был тогда мужским. Поселились они в монастырской гостинице, часть которой была занята богадельней и приезжавшей на лето вышеупомянутой школьной колонией. Монастырь продолжал жить и в этих условиях до 1928 года, а в 1929 году с его звонницы были сброшены колокола.
Из имеющейся в монастыре копии протокола заседания партийной фракции Губсовета безбожников о состоянии работы по ликвидации Толгского монастыря от 28 декабря 1928 года видно, что народ любил эту обитель. Было собрано полторы тысячи подписей против закрытия, а «если решат закрыть, то будем силой отстаивать свой монастырь».
В начале 30-х годов советское правительство решило построить в Ярославле на Волге, у села Воздвиженское гидроэлектростанцию. Плотина должна была перегородить Волгу в окрестностях Толгского монастыря. С 1932 года выезды школьной колонии сюда прекратились. Монастырь был полностью выселен, остались свободными все его здания и храмы, и обитель была выбрана властями для организации в ней управления строительством, так как в те годы вокруг были только деревни, поля и леса. Сюда стали прибывать специалисты гидротехнических работ. Многие из них привозили с собой свои семьи, заселившие кельи.
В Толгском монастыре для испытания действующей модели будущего гидроузла был выбран Введенский собор и рядом стоящая звонница. В центре собора, от алтаря до западной стены, соорудили огромную белую плиту. У алтарной стены (на месте иконостаса) построили макет плотины. Для выхода отработанной воды в полу собора пробили отверстие, а в его подклети установили огромную бетонную ёмкость. Рядом с колокольней в маленьком кирпичном сооружении (сейчас иконная лавка) установили два насоса. На колокольне был сооружен огромный металлический резервуар. Насосы нагнетали воду в резервуар, откуда она самотеком поступала в собор и выливалась, проходя плотину, на бетонную плиту. После этого по трубе сливалась в бетонную емкость под полом собора.