Освящение храма состоялось 5 февраля 1906 года епископом Тульским и Белёвским Лаврентием.
Архитектурно храм представляет собой небольшое здание, выполненное в традиционном русском стиле. Иконостас храма был сосновым, трехъярусным, с позолоченной резьбой; царские врата также были позолочены.
При храме на средства тех же благотворителей был создан благотворительный комплекс, включавший приют для беспризорных детей и богадельню для престарелых. В приюте функционировали переплетная мастерская и типография, где обучались не только воспитанники приюта, но и приходящие подростки. Позже при приюте была открыта кузнечно-слесарная школа. В официальных документах того времени этот комплекс именовался «Серафимовским благотворительным домом».
В начале 1920-х годов, в период советской власти, благотворительные учреждения были закрыты, а в их зданиях поселились семьи рабочих. Купол церкви и верхние ярусы колокольни были снесены. В 1976 году здание храма было передано архивному отделу Тульского облисполкома для размещения архивного хранилища.
В 1991 году здание храма было поставлено на государственную охрану как памятник истории и культуры регионального значения. В августе 2002 года архивные документы были вывезены, и храм был возвращен Тульской епархии. 4 октября 2002 года в храме состоялась первая литургия после длительного перерыва.
В январе 2004 года в храме был устроен придел во имя преподобного Серафима Вырицкого. В последующие годы были проведены работы по восстановлению архитектурного облика храма: в 2006–2007 годах установлен купольный барабан, увенчанный луковичной главой, на барабане помещены барельефы преподобного Серафима и святых жен Дивеевских; в 2008 году восстановлена колокольня.
