Деревянная церковь во имя святых равноапостольных Константина и Елены была сооружена в 1551 году по распоряжению царя Иоанна IV Васильевича. Согласно писцовым книгам 1565-1567 годов, храм располагался у Рождественских ворот Свияжской крепости и имел три престола: главный — во имя Константина и Елены, северный — во имя святителя Леонтия Ростовского и южный — во имя преподобного Андрея Критского. Причт состоял из трёх священников, пономаря, просвирни и сторожа, получавших содержание от казны.
В конце XVII века на месте обветшавшей деревянной церкви возведён каменный храм с отдельно стоящей колокольней. Архитектурный облик сооружения соответствовал традициям русского барокко: четверик с луковичной главкой, наличники с фронтонами в виде «петушиных гребешков». В начале XVIII века здание храма и колокольню объединили трапезной частью. К середине XIX века церковь имела два престола: главный — Владимирской иконы Божией Матери с посвящением Константину и Елене, и придельный — во имя великомученика Георгия Победоносца.
В 1939 году храм был закрыт для богослужений. Помещение использовалось как кузница, затем как складское помещение. В 1980-х годах здание передано филиалу Государственного музея ТАССР, где размещались музейные экспозиции. Богослужебная жизнь возобновлена 3 июня 1993 года. В 2010-2012 годах проведены реставрационные работы, включавшие воссоздание иконостаса по историческим образцам.
Среди сохранившихся святынь — икона «Господь Саваоф» XVIII века, образы XIX столетия: «Никола Великорецкий», Божией Матери «Достойно есть» и преподобного Сергия Радонежского. В 1990-х годах созданы новые иконы: Божией Матери «Свияжская», святых Константина и Елены, Господа Вседержителя.