Сооружение возведено в 1913 году в ознаменование 300-летия Дома Романовых на средства Оршинского женского монастыря.Благословение на строительство дал архиепископ Тверской и Кашинский Антоний, а место для часовни было предоставлено Тверской городской Думой между Станционным шоссе (ныне проспект Чайковского) и Коняевской железнодорожной веткой.
Проект часовни разработал архитектор П. Ф. Богомолов. Здание представляет собой небольшую одноглавую постройку, выполненную в неорусском стиле, характерном для начала XX века. Фасады украшены декоративными элементами, отражающими традиции русского зодчества.
В советский период часовня оставалась одной из немногих уцелевших в городе. Здание использовалось не по первоначальному назначению: в разные годы здесь размещались керосиновая лавка и магазин сувениров.
