Après la réorganisation des armées françaises, le 117e régiment d'infanterie, également appelé Régiment de la Province du Maine, est recréé en 1872. Par délibération du Conseil municipal du Mans le 21 mai 1874, le quartier de Saint-Pavin-des-Champs est choisi pour accueillir l'édifice construit selon les plans du général et ingénieur militaire Séré de Rivières. Les terrains appartenant à des propriétaires privés locaux sont vendus à la ville et les travaux débutent en 1875. La caserne est achevée en 1877.

Urbanistiquement, la caserne modifie profondément la zone ouest de Saint-Pavin restée rurale. Plusieurs rues sont percées et des maisons se construisent autour.

A l'origine, la caserne présentait deux bâtiments au nord servant d'écurie et de services et trois bâtiments autour de la cour principale dont il ne reste que celui au sud.

La caserne est abandonnée par l'armée en 1990 et la quasi-totalité des bâtiments est détruite. Seul le bâtiment sud et les pavillons d'entrée sont conservés et transformés en crèche et logements.