En 1801, le cimetière, l'un des complexes monumentaux les plus importants d'Europe, a été créé près du monastère de la Chartreuse de San Girolamo di Casara, construit en 1334 grâce à un legs de Giovanni D'Andrea. En 1359, l'église fut consacrée et enrichie par des commandes de chartreux, qui firent décorer l'édifice de précieuses œuvres d'art telles que le polyptyque Vivarini dédié au bienheureux Nicolò Albergati, ainsi que des toiles du Guerchin, Ludovico et Agostino Carracci. Parmi les grands retables qui se trouvent encore aujourd'hui dans l'emplacement d'origine de la Chartreuse, il y a ceux de Bartolomeo Cesi, Giovanni Andrea, Elisabetta Sirani, Lorenzo Pasinelli, Domenico Maria Canuti, Giovanni Maria Galli Bibiena et Nunzio Rossi. Une autre œuvre remarquable est le chœur incrusté de Biagio de' Marchi (1538).
Dans la première décennie du XVIIe siècle, Tommaso Martelli conçut le clocher principal et, en 1768, Gian Giacomo Dotti dessina l'entrée monumentale du monastère. En 1869, une très importante nécropole étrusque identifiée par Antonio Zannoni a également été découverte, d'où proviennent les matériaux aujourd'hui regroupés dans la section étrusque du musée archéologique municipal de Bologne.
Pour la première phase de récupération des locaux du monastère utilisés comme cimetière, selon les conceptions de l'hygiénisme des Lumières, les projets de l'architecte Angelo Venturoli et le dessin de Luigi Marchesini ont été utilisés. Ercole Gasparini conçut en 1802 l'entrée monumentale, d'où part une allée rectiligne qui mène à la chapelle du Suffrage (1811).
Parmi les endroits les plus pittoresques de la Chartreuse, citons la Loggia delle Tombe (1833) retravaillée par Coriolano Monti, l'Aula Gemina avec le monument de Salvino Salvini dédié à l'agronome Giovanni Francesco Contri (1873), et les nombreuses tombes commandées aux plus grands sculpteurs de l'époque, avec des fresques réalisées par de grands peintres tels que Pietro Fancelli, Flaminio Minozzi, Filippo Pedrini, Antonio Basoli et Pelagio Palagi.
Parmi les sépultures célèbres, on peut citer celles de Carlo Broschi dit Farinelli, Isabella Colbran, Gioacchino Napoleone Pepoli, Giuseppe Grabinski, Giosuè Carducci, Marco Minghetti, Enrico Panzacchi, Riccardo Bacchelli, Ottorino Respighi, Giorgio Moranti, Giovanni Cappellini et bien d'autres.
En 2008, la salle d'attente a également été rénovée avec l'aménagement de Flavio Favelli, qui a décidé de ne pas modifier l'espace existant mais de le redessiner avec des panneaux en bois, des rideaux qui laissent les colonnes découvertes, un grand miroir, 25 lustres en cristal et une scène centrale en bois, pouvant accueillir le cercueil.
À l'intérieur du cimetière de la Chartreuse, il y a également des espaces pour les non-catholiques (1822), le cimetière juif (1869), le crématorium et le cinéraire (1888), ainsi que le monument aux morts de la Première Guerre mondiale (XIXe siècle).