Согласно архивным данным, каменный однопрестольный Тихвинский храм был возведен между 1646 и 1685 годами. Первоначально храм был освящен в честь Нерукотворного Образа Спаса, однако впоследствии получил название по приделу во имя преподобномученицы Евдокии. В 1844 году храм был переименован в честь Тихвинской иконы Божией Матери, которая находилась в нем с момента основания и стала одной из главных святынь прихода.
К середине XIX века храм оказался окружен Татарской слободой, что обусловило уменьшение числа прихожан. Несмотря на это, в 1898–1900 годах, благодаря пожертвованиям богомольцев, была проведена реконструкция и расширение здания. В результате этих работ архитектурный облик храма приобрел черты, характерные для конца XIX века.
В период советской власти, 8 октября 1938 года, Тихвинская церковь была закрыта. Здание подверглось разорению, и его состояние ухудшилось из-за многолетнего запустения. К 1996 году, в результате напластования нескольких слоев асфальта вокруг, уровень земли поднялся, и храм ушел в землю примерно на метр.
В 1996 году усилиями верующих началось возрождение Тихвинской церкви. В 1997 году здание было возвращено Казанской епархии и передано общине кряшен. С этого момента храм стал центром кряшенских приходов Татарстана. При храме были организованы воскресная школа, народный хор, а также начата работа по переводу на кряшенский язык книг Священного Писания. В 2015 году при храме открылся музей истории и культуры кряшен. Богослужения в храме проводятся преимущественно на церковно-кряшенском языке.
Тихвинская икона Божией Матери, находившаяся в храме, приобрела известность после событий 1859 года. Во время пожара в Старо-Татарской слободе над храмом было явление образа Богоматери, после чего пожар прекратился. Это событие произвело большое впечатление на жителей Казани, и икона стала одной из главных святынь города. В настоящее время она находится в Никольском кафедральном соборе Казани.
