История храма начинается с 22 февраля 1682 года, когда архиепископ Иона благословил строительство деревянной церкви во имя святых равноапостольных царей Константина и Елены на Московской улице. В 1688 году деревянный храм был возведен и освящен.
В 1696 году в результате пожара деревянная церковь сгорела, однако икона Божией Матери «Знамение» чудесным образом уцелела. Это событие послужило основанием для строительства нового каменного храма, который был завершен в 1699 году. Новый храм отличался необычными объемно-композиционными и декоративными решениями, выполненными в лучших традициях Вятского зодчества.
Современный облик церковь приобрела к 1818 году. Главный престол был освящен в честь иконы Божией Матери «Знамение», северный — во имя великомученицы Варвары, южный — в честь святых равноапостольных царей Константина и Елены.
В советский период храм был закрыт и использовался под гараж; купол и колокольня были разрушены.
С 2001 года начались восстановительные работы. На территории храма функционирует гуманитарный склад Центра защиты материнства и детства «Моя семья».
