В 1879 году жители пристанционного посёлка обратились к игуменье Христорождественского женского монастыря Палладии с просьбой о сооружении церкви. В январе того же года император Александр II утвердил распоряжение министра путей сообщения о выделении участка под строительство храма на земле, принадлежащей Николаевской железной дороге. Однако из-за недостатка средств реализация проекта была отложена. Лишь к 1891 году гражданский инженер Ф. Н. Малиновский составил проект, и началось строительство, продолжавшееся до 1893 года. Храм был освящён 17 октября 1893 года во имя святого благоверного князя Александра Невского, небесного покровителя царствующего императора.
Архитектурный облик храма был выполнен в стиле, ориентированном на древнерусское зодчество XVII века. Здание имело пятиглавие, колокольню и декоративные элементы, характерные для того времени. Храм удачно завершал перспективу Станционного шоссе (ныне проспект Чайковского), что придавало ему особое значение в городской архитектуре.
В 1929 году храм был закрыт, и его помещение передали под хлебохранилище. В послевоенные годы здание подверглось значительным перестройкам: двухсветный четверик храма разделили на два этажа, в нижнем разместили магазин, в верхнем — жильё. В 1983 году при строительстве нового здания железнодорожного вокзала остатки церкви окончательно разобрали.
В 2009 году была сформирована инициативная группа, в которую вошли предприниматели и жители города, с целью воссоздания утраченного храма. 20 октября 2010 года на пересечении проспекта Чайковского и улицы Коминтерна состоялась закладка нового храма в честь святого благоверного князя Александра Невского. В основание нового храма была заложена частица мощей священномученика Фаддея, архиепископа Тверского.
К 2013 году были возведены стены, световые барабаны и построена колокольня. 9 сентября 2013 года состоялось освящение крестов и колоколов для нового храма. 12 сентября того же года храм украсили купола и кресты. 6 декабря 2017 года, в день престольного праздника собора, митрополит Тверской и Кашинский Виктор совершил освящение престола.
