Первоначально на территории Всехсвятского кладбища, находившегося на северо-востоке Ржева (ныне район улицы Садовой), в 1805 году была возведена каменная церковь во имя Всех Святых. Позднее, в 1875 году, на этом же кладбище была построена каменная холодная церковь во имя святой великомученицы Варвары с приделом Всех Святых. Данная церковь была приписана к Покровской церкви города Ржева. В 1876 году, 9 июня, был освящён придел во имя великомученицы Варвары.
В начале XX века церковь святой Варвары функционировала как кладбищенская и обслуживалась причтом Покровского храма. Согласно статистическим данным 1901 и 1914 годов, в состав причта входили священники, диаконы и псаломщики, окончившие духовные семинарии и имевшие различные сроки службы. В 1901 году, например, священником служил Михаил Викторович Гусев, в служении с 1879 года, священником с 1881 года, награждён в 1895 году скуфьей. Также служили священник Стефан Иоаннович Яшин, диакон Пётр Вениаминович Колоколов, псаломщики Феодор Феодорович Петропавловский и Александр Елпидифорович Соколов. В 1914 году причт включал священников Авенира Лебедева и Алексия Смирнова, диакона Павла Колоколова, псаломщиков Георгия Голубева и Николая Соколова.
В советский период церковь святой Варвары, как и многие другие религиозные сооружения, была закрыта. Здание подверглось разрушению, и к настоящему времени от него сохранились лишь руины. На месте бывшего Всехсвятского кладбища были организованы огородные участки, а позднее построен супермаркет. Таким образом, значительная часть исторического наследия города, связанная с этим местом, была утрачена.
В начале XXI века, по инициативе и на средства ОАО «Электромеханика», в городе Ржев была построена новая деревянная церковь во имя святой великомученицы Варвары. Строительство завершилось в 2004 году, и в декабре того же года состоялась первая служба. Новый храм расположен на улице Краностроителей и представляет собой небольшую храмовую композицию на высоком подклете. Архитектурно здание включает четверик, несущий световой восьмерик, завершённый высоким шатром и пятиглавием. К четверику примыкают гранёная апсида, рубленная «в лапу», и притвор, над которым возвышается ярус колокольни с луковичным венчанием.
