Храм Рождества Пресвятой Богородицы в Арзамасе являлся зимним (теплым) соборным и трапезным храмом Арзамасского Спасо-Преображенского (Спасского) монастыря. Первое краткое описание монастыря, включающее упоминание деревянной церкви Рождества Богородицы с приделом св. великомученицы Анастасии, относится к 1585 году. В архивном документе 1626 года указано, что деревянная Рождественская церковь имела трапезный прируб.
Точная дата возведения каменного здания храма остается не установленной. В описи монастыря 1763 года сообщается об отсутствии сведений о годе постройки. На основании дат освящения антиминсов (1665-1666 гг.) высказано предположение о строительстве в 1660-1690 годах. Придел храма в этот период был освящен в честь Сретения Господня, вместо прежнего посвящения св. Анастасии.
Церковные помещения с главным и придельным престолами располагались на втором этаже каменного здания. Первоначальное пятиглавое завершение, вероятно, сопровождалось тремя рядами кокошников. Архивные фотографии конца XIX - начала XX века зафиксировали первоначальное завершение церкви.
В XIX - начале XX века проводились значительные работы: замена антиминсов в 1806, 1830 и 1851 годах, указывающая на переосвящение престолов; появление в 1860-е годы одноэтажного пристроя с южной стороны; устройство каменного крыльца с западной стороны в 1907 году. В конце XVIII века были перестроены оконные проемы с барочными наличниками.
Здание включало трапезную палату, примыкающую с запада, и было поставлено на высокий подклет. Четверик с пятиглавием смещен к югу от продольной оси. Придел Сретения Господня выделялся только апсидой с восточной стороны. В 1763 году главы были обиты жестью, к 1810 году - желтой черепицей, а к концу XIX века - железом и керамическим лемехом.
После закрытия монастыря в 1920-е годы здание храма использовалось как архив. В 2015 году начаты реставрационные работы, включающие восстановление колокольни и крыши. Богослужебная жизнь возобновлена в престольный праздник 19 августа 2015 года.
