Первые упоминания о храме Рождества Христова в Арзамасе относятся к 1665 году, когда в слободке Спасского монастыря был образован приход. Первоначально церковь была деревянной, а в 1699 году на её месте возведено каменное здание, простоявшее до середины XIX века. В 1797 году в приходе построена холодная каменная церковь во имя Смоленской иконы Божией Матери с двумя приделами.
Современное здание храма возведено в 1845–1852 годах по проекту архитектора Константина Тона на средства арзамасского купца Александра Михайловича Заяшникова. После смерти купца в 1846 году строительство продолжили его вдова Любовь Степановна Заяшникова и зять Николай Яковлевич Стобеус. Проект был утверждён императором Николаем I в августе 1848 года.
Храм освящён в 1852 году как трёхпрестольный: главный престол в честь Рождества Христова, правый придел – Благовещенский, левый – во имя святителя Николая Чудотворца. В архитектуре здания сочетаются элементы русско-византийского стиля с пощипцовыми завершениями прясел фасадов и пятиглавым завершением. Колокольня при храме отсутствовала, так как в приходе уже существовала отдельно стоящая колокольня Смоленской церкви.
В 1930-х годах храм был закрыт. В здании размещались общежитие, хлебозавод и реставрационная мастерская. Купола были разрушены, а внутреннее убранство утрачено. В 1998 году храмовый комплекс передан под подворье Серафимо-Дивеевского женского монастыря. Реставрационные работы завершены к 2012 году, храм восстановлен в первоначальном виде.
