Первые упоминания о храме на этом месте относятся к 1625 году, когда по благословению Патриарха Московского и всея Руси Филарета настоятель Макариево-Унженского монастыря игумен Зосима перенёс в деревню Коврово деревянную Троицкую церковь с приделом во имя святых мучеников Флора и Лавра. К началу XVIII века деревянное строение обветшало, и в 1715 году была заложена новая церковь, освящённая в 1717 году в честь Тихвинской иконы Божией Матери. Главной святыней храма стала Тихвинская икона, написанная царским изографом Корнилием Улановым.
В начале 1770-х годов деревянный Тихвинский храм сгорел. На его месте в 1775 году был построен каменный храм в честь Рождества Христова. Храм имел три престола: главный — в честь Рождества Христова, придельные — в честь Рождества Пресвятой Богородицы и во имя святых мучеников Флора и Лавра. В начале XIX века к храму была пристроена трёхъярусная колокольня со шпилем. В 1778 году, после объединения Макариево-Унженского монастыря, Подмонастырской слободы и села Коврово в город Макарьев, храм получил статус городского собора.
16 мая 1837 года собор посетил наследник престола цесаревич Александр Николаевич (будущий император Александр II) вместе со своим наставником поэтом В.А. Жуковским. В 1906 году на центральной площади города был построен новый храм, освящённый в честь Тихвинской иконы Божией Матери, который получил статус собора, а храм Рождества Христова стал приходской церковью. С тех пор его стали называть «старым собором».
После революции 1917 года «старый собор» приобрёл особое значение в жизни Макарьевского края. В начале 1920-х годов власти передали Тихвинский собор обновленцам, а в 1929 году был закрыт Макариево-Унженский монастырь. В 1930-х годах Христорождественская церковь осталась единственным действующим храмом Макарьева. В 1937 году последнего настоятеля храма арестовали и расстреляли, после чего храм был закрыт. В 1945 году, после многочисленных обращений жителей, храм был возвращён верующим, и в сентябре того же года в нём возобновились богослужения. С тех пор он является единственным действующим храмом в городе.
Архитектурно храм представляет собой кирпичное здание в стиле провинциального барокко. Основной объём — двусветный одноглавый четверик с полукруглой апсидой и трапезной. Фасады украшены пилястрами и карнизами, окна имеют полуциркульные завершения. Колокольня трёхъярусная, завершена шпилем. Внутреннее пространство храма состоит из основного объёма, трапезной и алтарной части. Планировка храма традиционна для православных церквей того времени.
