Церковь была построена в 1866 году на средства местных купцов Тимофея и Александра Чистовых. Она была возведена как кладбищенская церковь у входа на старое городское кладбище, рядом с ранее существовавшей церковью святителя Алексия, митрополита Московского, построенной в 1793 году и не сохранившейся до наших дней.
Архитектурно храм представляет собой кубический объём с низким восьмериком, перекрытым гранёным куполом с главкой. Почти вплотную к основному объёму примыкает шатровая колокольня. В оформлении использованы элементы, характерные для русско-византийского стиля: килевидные арки, кокошники, арочные пояски, киоты и полуколонки.
В советский период храм был закрыт, и с 1971 года в его здании располагался Народный музей. В 1990-х годах здание было возвращено верующим, после чего были проведены частичные восстановительные работы. В настоящее время в храме регулярно совершаются богослужения, особенно в зимний период; в летний период основные богослужения проходят в Успенском соборе города Мышкина, а в храме иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость» совершаются заупокойные богослужения и требы.
