Возникновение храма связано с эпидемией чумы 1771 года, после которой городские власти приняли решение о создании новых кладбищ за пределами городской черты.В феврале 1772 года было определено место для кладбища Оружейной слободы на песчаной возвышенности вдоль реки Тростянки, что соответствовало требованиям по сухости и удаленности от жилых кварталов.
В августе 1772 года была выдана храмозданная грамота на строительство деревянной кладбищенской церкви во имя Нерукотворного Образа Спасителя. Уже в следующем году, в 1773 году, храм был возведен и освящен архимандритом Иоакимом из Тульского Предтечева монастыря. Однако со временем деревянное сооружение обветшало, и возникла необходимость в строительстве каменного храма.
В сентябре 1803 года была получена новая храмозданная грамота на возведение каменной церкви. Строительство осуществлялось на средства купцов Федора и Ивана Лисицыных, известных тульских самоварщиков, а также при поддержке жителей Оружейной слободы. К 1807 году каменный храм был завершен. Он имел два придела: с южной стороны — во имя иконы Божией Матери «Живоносный Источник», с северной — во имя Усекновения главы Иоанна Предтечи. Старая деревянная церковь была разобрана в 1809 году, и средства от продажи ее материалов были направлены на позолоту иконостаса нового храма.
Архитектурно храм выполнен в стиле раннего классицизма, характерном для начала XIX века. Его композиция относится к так называемому «трапезному» типу: просторная западная часть соединяется узким проходом с основным объемом церкви. Фасады украшены минимальным декором. Особое внимание привлекает мраморный иконостас, перенесенный в храм из Знаменской церкви.
В середине XIX века храм испытывал финансовые трудности. В 1860 году архиепископ Тульский и Белевский Алексий призвал более состоятельные приходы оказывать помощь Спасской кладбищенской церкви. В начале XX века староста храма, владелец чугунолитейного завода Яков Родионович Алпатов, изготовил чугунную ограду и ворота кладбища, а также стал попечителем приходской школы, открытой в 1898 году. Он оплачивал аренду помещения для школы, однако попытки священника Петра Боженова добиться разрешения на строительство собственного здания для школы не увенчались успехом.
В 1939 году, в период антирелигиозной политики советской власти, храм был закрыт. Во время Великой Отечественной войны, в 1941 году, на территории Спасского кладбища проходила северная линия обороны Тулы. Колокольня храма использовалась как огневая точка, а в здании размещалась воинская часть. В 1948 году храм был возвращен верующим и вновь открыт для богослужений. До периода перестройки он оставался одним из четырех действующих храмов в Туле.
