История его восходит к XVII веку, когда на месте нынешней Чулковской слободы существовало село Рождественское, названное по деревянной церкви во имя Рождества Христова.Согласно писцовым книгам 1627–1629 годов, село принадлежало дворянам Чулковым, откуда и произошло второе название — Чулково.
В 1728 году в этой деревянной церкви была похоронена Авдотья Тарасовна, первая жена Акинфия Никитича Демидова, известного тульского промышленника и сына основателя династии Демидовых, Никиты Демидова. В 1732 году на средства Акинфия Демидова на месте старой деревянной церкви была возведена каменная церковь во имя Рождества Христова. Существует несколько версий относительно инициатора строительства: по одной из них, храм построен самим Никитой Демидовым; по другой — его сыном Акинфием; третья версия предполагает, что строительство осуществлено на пожертвования прихожан. Однако наиболее распространенной считается версия о строительстве храма Акинфием Демидовым в память о своей супруге.
Архитектурно храм выполнен в стиле петровского барокко. Первоначально здание имело традиционную для того времени композицию с основным объемом, алтарной частью и колокольней. В последующие годы храм неоднократно перестраивался и расширялся. В 1764 году, спустя 11 лет после канонизации святителя Димитрия Ростовского, прихожане обратились к епископу Коломенскому и Каширскому с прошением о разрешении пристроить к церкви каменный придел во имя этого святителя. В середине XIX века, в день памяти Димитрия Ростовского, устраивался крестный ход из кафедрального Успенского собора в Христорождественскую церковь.
В 1811 году священнослужители и прихожане храма обратились с прошением о строительстве еще одного придела. В 1816 году был освящен новый придел во имя святых страстотерпцев Бориса и Глеба, пристроенный с северной стороны в формах раннего классицизма. В 1821 году, в связи с обнаруженными трещинами в алтаре придела Димитрия Ростовского, он был разобран и отстроен заново под попечительством оружейного мастера Ивана Тимофеевича Зайкова.
В 1867 году завершение колокольни было изменено: первоначальный барабан с барочной главкой был заменен на восьмигранник, увенчанный шпилем. В 1894 году при храме была открыта церковно-приходская школа, расположенная в двухэтажном кирпичном здании в русском стиле, сохранившемся до наших дней.
В начале XX века Христорождественская церковь оставалась важным духовным центром Чулковской слободы. Однако в 1940 году, в период антирелигиозной политики советской власти, храм был закрыт. После закрытия здание использовалось под различные склады, в том числе фармацевтический и склад спецодежды. Впоследствии здание храма находилось в запущенном состоянии, на его крыше и колокольне выросли деревья.
В 1991 году постановлением главы администрации Тульской области зданию бывшей Христорождественской церкви был присвоен статус памятника регионального значения. В 2012 году начались восстановительные работы, и 4 октября того же года в храме была совершена первая литургия. В ходе реставрации были обнаружены и частично восстановлены фрески, замазанные известью в советский период. В 2022 году в храм вернулась старинная икона Ахтырской Божией Матери, датируемая более чем 250-летней давностью.
7 мая 2024 года состоялось освящение и подъем новых колоколов, специально отлитых для храма. Самый большой из них весит 820 килограммов. Таким образом, спустя более чем 80 лет после закрытия, в храме вновь зазвучал колокольный звон.
