До 1692 года на этом месте находилась деревянная церковь, первое упоминание о которой датируется 1625 годом. В писцовой книге того времени она упоминается с приделом Василия Блаженного. В 1687 году в документах указывается только один престол — во имя Благовещения Пресвятой Богородицы. Приход церкви состоял преимущественно из посадских людей, казенных кузнецов и богаделенных нищих.
В 1692 году было возведено каменное здание храма. Строительство осуществлялось на средства и по инициативе священника Феофилакта Федорова, который впоследствии принял монашество с именем Феодосий. В западной стене храма сохранилась белокаменная плита с надписью, свидетельствующей о времени постройки и имени строителя.
Архитектурно храм представляет собой пример посадских храмов «московского типа». К основному объему церкви примыкает закругленная апсида с одной стороны и трапезная с другой. Над западным фасадом возвышается шатровая колокольня. Здание украшено элементами, характерными для русского узорочья XVII века, включая кокошники и декоративные колонны. Пятиглавие храма глухое и носит декоративный характер.
В 1760 году придел Леонтия Ростовского был перенесен в правую сторону трапезной, которую для этого расширили. В 1790 году была заменена кровля, а окна алтаря были увеличены. В 1804 году были расширены остальные окна, что несколько изменило первоначальный облик фасада. В 1858 году трапезная была расширена асимметричной пристройкой с южной стороны, и в ней появился придел в честь Иверской иконы Божией Матери. Придел Леонтия Ростовского был перенесен на левую сторону трапезной.
В 1785 году при храме упоминается богадельня, а в 1891 году начала действовать церковно-приходская школа. Улица, на которой расположен храм, получила название Благовещенская. В 1922 году она была переименована в Советский переулок, но в 1995 году ей вернули историческое название.
В 1932 году храм был закрыт, и в его здании размещался склад бакалейных товаров. В 1945 году здание было признано памятником истории и культуры и поставлено на государственную охрану. Реставрационные работы проводились в первой половине 1970-х годов.
26 октября 1990 года храм был вновь открыт для богослужений. Правый придел был освящен в честь Иверской иконы Божией Матери. Иконостас в приделе выполнил резчик по дереву Алексей Пятин, а иконы написал туляк Игорь Борисович Щелоков. В марте 1991 года на колокольню были подняты семь колоколов весом от 22 до одного пуда.
