Строительство храма началось в 1801 году по инициативе местных купцов, в частности, Якова Максимовича Бородина и Матвея Ярцева, бывшего крестьянина Коломенской слободы, впоследствии ставшего московским купцом. Они внесли значительные средства в возведение церкви. Архитектором проекта выступил К. С. Сокольников, владевший селом Холтобино в Венёвском уезде. Строительство продолжалось более четырех десятилетий. В январе 1817 года были освящены два придельных алтаря: во имя пророка Илии и святого апостола и евангелиста Матфея. Полное освящение храма состоялось в августе 1843 года.
В 1834 году в Венёве произошел крупный пожар, в результате которого пострадала колокольня храма: сгорели деревянные конструкции, включая лестницу и шпиль. Восстановительные работы были завершены только в 1860 году под руководством церковного старосты М. П. Гладушева, при этом был достроен четвертый ярус колокольни, а шпиль обит жестью. Колокольня достигла высоты 75 метров, став самым высоким зданием в Тульской области.
В архитектурном плане храм представлял собой величественное сооружение с колоннами, фризами, лепниной и карнизами. Внутреннее убранство отличалось голубой окраской стен, гармонировавшей с позолоченными элементами интерьера и большими световыми проемами. Купол украшала большая узорная люстра, подвешенная на цепи. Вокруг храма была возведена ограда из белого камня.
В 1930 году храм был закрыт, и его здание использовалось не по назначению. Во время Великой Отечественной войны, в 1941 году, здание церкви сильно пострадало от обстрелов. После войны храм находился в аварийном состоянии, и в конце 1940-х — начале 1950-х годов было принято решение о его сносе. Колокольня, несмотря на повреждения, сохранилась и продолжает оставаться доминирующим архитектурным элементом города.
