На месте современного храма ранее находилась деревянная церковь, предположительно существовавшая с начала XVII века. В 1681 году по благословению патриарха Иоакима было разрешено строительство каменной церкви, которая получила название Зосимовская, в честь преподобных Зосимы и Савватия Соловецких. Эта церковь служила духовным центром для местных жителей, в том числе потомков переселённых из Новгорода вольнолюбивых граждан. В 1802 году на месте старой церкви была построена новая каменная церковь в честь Владимирской иконы Божией Матери. Освящение главного престола состоялось 23 марта 1802 года архимандритом Макарьев-Желтоводского монастыря Иоанном. В трапезной части храма были устроены два придела: правый — в честь преподобных Зосимы и Савватия Соловецких, левый — в честь святителя Димитрия Ростовского. Рядом с храмом в 1818 году была построена зимняя церковь Богоявления Господня, которая была полностью утрачена в советское время.
Архитектурный облик храма выполнен в стиле классицизма. Здание представляет собой одноэтажную постройку с центральным куполом и четырьмя полуциркульными окнами на барабане. Фасады украшены пилястрами и фронтонами, вход оформлен портиком с треугольным фронтоном. Внутреннее пространство храма разделено на три части: притвор, основное помещение и алтарь. В интерьере сохранились элементы оригинальной росписи и иконостас.
В 1866 году при храме было открыто мужское приходское училище, ставшее третьим по счёту в Арзамасе. Оно сыграло важную роль в образовательной жизни города, предоставляя начальное образование детям прихожан.
В советский период храм был закрыт, как и многие другие религиозные учреждения. Здание использовалось в различных хозяйственных целях, что привело к утрате части интерьеров и архитектурных элементов. В 1990-х годах храм был возвращён Русской православной церкви и начались работы по его восстановлению. Были проведены реставрационные работы, направленные на восстановление первоначального облика здания, включая восстановление купола, фасадов и внутреннего убранства.
В настоящее время храм действует и является приходским. В нём регулярно проводятся богослужения, а также различные религиозные мероприятия. Храм является объектом культурного наследия регионального значения и находится под охраной государства.
