Первоначально на этом месте в начале XVII века существовала деревянная церковь с приделом святых бессребреников Косьмы и Дамиана.К 1710 году основное здание храма было перестроено в камне, а в 1748 году на средства прихожан был добавлен каменный придел Косьмы и Дамиана.Примерно в то же время появился придел во имя иконы Божией Матери «Знамение».
К началу 1770-х годов церковь пришла в ветхость, и было принято решение о строительстве нового каменного храма во имя Боголюбской иконы Божией Матери с приделами: правым — святых мучеников Флора и Лавра, левым — святых бессребреников Косьмы и Дамиана. Строительство началось в 1772 году, и в 1779 году были освящены приделы. Главный престол с иконостасом был завершен к 1796 году. С этого времени церковь стала официально именоваться Боголюбской, хотя в народе сохранилось прежнее название — Флора и Лавра.
Архитектура храма сочетает элементы барокко и классицизма. Трапезная часть, построенная первой, содержит черты барокко: закругленные рустованные углы, мансардная крыша, эллиптические окна с декоративными наличниками. Основное здание храма характеризуется строгими колонными портиками на боковых фасадах, круглым барабаном над световым фонарем, что отражает влияние классицизма. Необычность конструкции заключается в отсутствии внутренних несущих колонн; нагрузка от купола передается непосредственно на открылки свода. Проект основного объема храма приписывается архитектору К. С. Сокольникову.
В 1830 году была возведена новая колокольня, завершившая архитектурный ансамбль храма. В 1894 году при храме открылась церковно-приходская школа. Главной святыней церкви являлась Боголюбская икона Божией Матери, прославившаяся чудотворениями во время эпидемии чумы в 1771 году и эпидемий в XIX веке. В 1894 году на икону была изготовлена золотая риза с бриллиантовыми розами в венце, заменившая прежнюю серебряную.
В феврале 1929 года Тульский губисполком принял решение о сносе церкви Флора и Лавра, однако благодаря заключению Главнауки Народного комиссариата просвещения о ее архитектурной ценности храм был сохранен. В 1930-х годах храм был закрыт и передан Тульскому оружейному заводу, использовался под столовую и склады. К началу 1970-х годов здание находилось в запущенном состоянии, с выбитыми окнами и поврежденной кровлей. В середине 1970-х годов была проведена консервация здания: отремонтированы кровля, фундамент и фасады. В 1991 году церковь была поставлена на государственную охрану как памятник истории и культуры регионального значения.
